CN108533863A - 连接单元 - Google Patents

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Abstract

一种连接单元，其具有连接器和至少一个流体管线，该流体管线连接到连接器，其中该连接器具有至少两个连接端部和连接器部段，该连接器部段将连接端部彼此连接。流体管线的流体管线端部与连接器的至少一个连接端部接合。在流体管线的流体管线端部的区域中，至少一个补偿元件连接到流体管线，补偿元件能够经由至少一个弹簧元件支撑在至少一个支撑挡块上。由于连接器部段中的压力增加，伴随着连接器部段的内部容积的增加，补偿元件能够克服弹簧元件的恢复力在支撑挡块的方向上的移动。

Description

连接单元
技术领域
本发明涉及一种连接单元，该连接单元具有连接器和至少一个流体管线，该流体管线连接到连接器，该连接单元尤其用于引导尿素溶液或尿素水溶液，其中该连接器具有至少两个连接端部和连接器部段，该连接器部段将连接端部彼此连接。
背景技术
事实上，上述类型的连接单元在各种实施例中是已知的。在用于引导水性介质的连接器和流体管线中，问题在于，水性介质在低温下冻结，体积会发生膨胀。由于这种体积膨胀或者伴随的压力，连接器和/或流体管线可能被损坏或甚至被完全破坏。这种情况尤其出现在用于引导尿素水溶液的连接器和流体管线上。已知的是，这样的尿素水溶液使用在机动车辆中被称为SCR(选择性催化还原)过程的范围内，以减少废气中的氮含量。上述问题尤其发生在这种尿素水溶液中。尿素水溶液在低温下冻结伴随着体积膨胀，并且由于相应的压力增加，SCR系统的连接器和流体管线可能被损坏或者被完全破坏。原则上，已知的是，加热这种连接器和/或连接的流体管线。尽管如此，另外的解决溶液冻结问题的补救措施也是值得期待的。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种本文开头所述类型的连接单元，在该连接单元中，可以有效地避免上述的问题和缺点。
为了实现该技术目的，本发明提出了一种连接单元，该连接单元具有连接器和至少一个流体管线，该流体管线连接到连接器，该链接单元尤其用于引导尿素水溶液，其中该连接器具有至少两个连接端部和连接器部段，该连接器部段将连接端部彼此连接。
其中流体管线的至少一个流体管线端部与连接器的连接端部接合，其中在流体管线的流体管线端部的区域中，至少一个补偿元件连接到流体管线或流体管线端部，该补偿元件能够经由至少一个弹簧元件支撑在至少一个支撑挡块上，
并且其中由于连接器部段中的压力增加，尤其是由于在连接器部段中形成的冰压，伴随着连接器部段的内部容积的增加，补偿元件能够克服弹簧元件的恢复力在支撑挡块的方向上的移动。在本发明的范围内，连接单元特别重要，该连接单元具有连接器和至少一个流体管线，该至少一个流体管线连接到连接器，该连接单元用作机动车辆中引导尿素水溶液的SCR系统的一部分。原则上，根据本发明的连接单元尤其适用于机动车辆应用，并且也可以用于机动车辆中的其他流体系统。
根据本发明的一个特别优选的实施例，根据本发明的连接器具有至少三个连接端部，并且优选地恰好具有三个连接端部。连接器部段连接至少三个连接端部，或者将三个连接端部彼此连接。本发明的一个特别推荐的实施例的特征在于，在每种情况下，连接器的三个连接端部中的两个包围120°或大约120°的角度。已经证明连接器具有三个这样的连接端部是合适的，并且优选地具有Y形的设计。然而，原则上，连接器也可以具有例如T形的设计。有利地，连接器设计为一体式的塑料零件，尤其是作为注塑成型的零件。
在本发明的范围内，连接到根据本发明的连接器的流体管线的流体管线端部与连接器的连接端部接合，也与连接器的连接器部段接合。优选地，在连接器的每个连接端部的流体管线的流体管线端部与连接端部接合，也与连接器的连接器部段接合。在其中具有连接器的三个连接端部和连接器的推荐的Y形设计的优选实施例中，连接到连接端部的三个流体管线的每个流体管线端部都突入到连接端部和连接器的连接器部段中，使得流体管线可以说是以星形图案从连接器部段的中间部段向外地突出。优选地，三个流体管线或三个流体管线端部位于与连接器的中点或连接器部段的中点同心的位置。
根据本发明的连接单元的一个特别推荐的实施例的特征在于，在连接器的至少两个连接端部处，优选地，在每个连接端部处，流体管线的流体管线端部与相关联的连接端部接合，并且在每个流体管线端部的区域中，至少一个补偿元件，优选一个补偿元件连接到流体管线或流体管线端部。因此，有利地，每个补偿元件固定地连接到流体管线或流体管线端部。在本发明的范围内，在每种情况下，每个补偿元件经由至少一个弹簧元件(优选地，在每种情况下经由一个弹簧元件)能够支撑或支撑在至少一个支撑挡块上(优选地，在一个支撑挡块上)。根据本发明的一个推荐实施例，弹簧元件是螺旋弹簧。但是，原则上，在本发明的范围内也可以使用其他类型的弹簧元件。已经证明合适的是，这样的弹簧元件(优选地，这样的螺旋弹簧)位于补偿元件与支撑挡块之间，并且弹簧元件或螺旋弹簧可以一端依靠在补偿元件上，另一端依靠在支撑挡块上。优选地，弹簧元件或螺旋弹簧包围流体管线或流体管线端部。同样在本发明的范围内，支撑挡块不是流体管线或流体管线端部的组成部分，并且有利地，支撑挡块不是固定地连接到流体管线或流体管线端部。
本发明的一个特别优选的实施例的特征在于，设置有连接器外壳，该连接器外壳容纳连接器。有利地，除了连接器之外，与连接器的连接端部接合的至少一个流体管线端部位于连接器外壳内，并且优选地，与连接器的连接端部接合的所有流体管线端部都位于连接器外壳中。推荐的是，补偿元件和与该补偿元件相关联的弹簧元件同样容纳在连接器外壳中，该补偿元件连接在流体管线端部的区域中。根据本发明的一个优选实施例，由流体管线界定的外壳连接部段与连接器的每个连接端部相关联，该流体管线与连接器的连接端部相关联。在具有三个连接端部的连接器的一个优选设计中，有利地，连接器外壳也具有三个相关联的外壳连接部段。在已经被证明为合适的连接器的Y形设计中，有利地，连接器外壳也具有Y形设计。原则上，连接器外壳也可以具有T形或类似的设计。根据一个实施例变体，连接器外壳可以由可相互组合的部分壳体构成，尤其是两个可相互组合的半壳体。
此外，在本发明的范围内，连接到连接器的流体管线具有管线护套，该管线护套尤其可以设计为波纹管。有利地，流体管线的管线护套(尤其是波纹管)同样地与连接器外壳的相关联的外壳连接部段接合。例如，所讨论的流体管线的管线护套(尤其是波纹管)可以通过与外壳连接部段形状配合而固定到连接器外壳的外壳连接部段。
根据本发明的连接单元的一个强烈推荐的实施例的特征在于，用于补偿元件的支撑挡块位于连接器外壳中，并且根据本发明的一个特别优选的实施例，该支撑挡块是连接器外壳的组成部分。有利地，用于补偿元件的支撑挡块一体地连接到连接器外壳。
在本发明的范围内，用于补偿元件的支撑挡块设计为某种部件，该部件相对于相关联的流体管线的纵向方向，或者相对于相关联的流体管线端部的纵向方向横向地(优选地，垂直地或基本上垂直地)取向。优选地，用于补偿元件的支撑挡块设计为连接器外壳的外壳元件(尤其是外壳壁)，该支撑挡块相对于相关联的流体管线或者相关联的流体管线端部的纵向方向横向地(优选地，垂直地或基本上垂直地)定位。有利地，用于补偿元件的支撑挡块位于连接器外壳的外壳连接部段中，并且优选地，该支撑挡块设计为连接器外壳的外壳元件(尤其是外壳壁)，该外壳元件相对于外壳连接部段的纵向方向横向地(有利地，垂直地或基本上垂直地)定位。根据一个优选实施例，当连接器外壳设计为两个半壳体的形式时，有利地，每个半壳体具有外壳壁部分，并且当半壳体结合时，这些外壳壁部分中的两个组成外壳壁，该外壳壁形成支撑挡块。
在本发明的范围内，补偿元件固定地连接到相关联的流体管线端部或相关联的流体管线。有利地，补偿元件以整体连接和/或形状配合和/或压入配合的方式连接到相关联的流体管线端部或相关联的流体管线。根据本发明的一个推荐实施例，将补偿元件焊接到相关联的流体管线端部或相关联的流体管线。在本发明的范围内，补偿元件从相关联的流体管线端部或相关联的流体管线的外表面突出。本发明的一个特别推荐的实施例的特征在于，补偿元件具有补偿凸缘，该补偿凸缘相对于相关联的流体管线端部或相关联的流体管线的纵向方向，横向地(尤其是垂直地或基本上垂直地)定位，或者补偿元件由这种补偿凸缘或者基本上由这种补偿凸缘组成。有利地，该补偿凸缘可以经由至少一个弹簧元件(优选地，经由至少一个螺旋弹簧)支撑在支撑挡块上。有利地，相对于相关联的流体管线或相关联的流体管线端部，补偿凸缘具有旋转对称的设计。在本发明的范围内，补偿元件，优选补偿凸缘位于连接器的外部和连接器外壳的内部。有利地，补偿元件或补偿凸缘直接位于连接器的连接器部段的端部前方的位置，或者位于与连接器的连接器部段的端部前方有一点距离的位置。在本发明的范围内，补偿元件或补偿凸缘可以支撑在连接器的连接器部段的端面上。
在连接器或连接器的中间部段中的压力增加的情况下，尤其是在连接器或连接器的中间部段中存在冰压的情况下，可以说，突入到连接器中或者突出到连接器的中间部段的流体管线端部，从连接器或者从相关联的连接器部段中被压出，因此连接到特定流体管线端部的补偿元件可以作用在弹簧元件或螺旋弹簧上，从而使得流体管线端部或与该流体管线端部连接的补偿元件克服弹簧元件的恢复力而移动。这会导致连接器或特定连接器部段的内部容积增加。
当连接器内部的压力减小时，在弹簧元件的恢复力的作用下，补偿元件和特定的流体管线端部可以相应地返回到它们的原始位置。
本发明的一个特别优选的实施例的特征在于，连接到连接器的流体管线设计为可加热的流体管线。流体管线可以由缠绕在流体管线周围的至少一个加热部件(例如缠绕在流体管线周围的至少一个加热丝)加热。加热部件或加热丝可以螺旋地缠绕在流体管线周围。此外，在本发明的范围内，连接器设计为可加热的连接器。原则上，连接器也可以借助于加热元件来加热，该加热元件缠绕在连接器周围或者连接器的连接器部段周围。根据本发明的一个特别优选的实施例，加热元件从加热的流体管线突入到连接器的内部或连接器部段的内部。该加热元件尤其可以是螺旋弹簧，该螺旋弹簧从加热的流体管线延伸出来，进入到连接器的内部或连接器的连接器部段的内部。突入到流体管线中的加热元件(尤其是突入到流体管线中的螺旋弹簧)由于流体管线的加热而被加热，可以说，进一步突入到流体管线的连接器部段中的加热元件，尤其是螺旋弹簧，还将用于加热连接器的热量传导至连接器部段中。根据一个推荐的实施例，补偿元件包围加热元件，该加热元件设置为用于加热连接器。这尤其适用于上述加热元件，该加热元件起始于加热的流体管线，延伸到连接器中或者延伸到连接器的连接器部段中。
本发明基于如下发现：由于根据本发明设置有补偿元件，或者由于根据本发明设置有若干补偿元件，基于根据本发明的连接单元(尤其是与温度有关的流体介质的体积膨胀)可以以功能可靠的方式，简单和有效地得到补偿。可以容易地避免根据本发明的连接单元的部件的损坏，并且在体积膨胀或发生冰压的情况下，可以说在各单独的部件上采取了温和的动作。当所讨论的压力降低时，或者当体积膨胀减小时，所涉及的结构部件可以容易且可逆地返回到它们的初始状态。根据本发明的连接单元尤其适用于以尿素水溶液操作的机动车辆中的SCR系统。还应该强调的是，根据本发明的连接单元在其设计上的相对较不复杂并且不是那么昂贵，并且可以以相对较低的成本实施。
附图说明
以下参照展示一个示例性实施例的附图更详细地解释本发明。示意图显示如下：
图1展示了根据本发明的连接单元的俯视截面图，
图2展示了图1中的放大细节A，和
图3展示了根据本发明的连接单元的运行原理的示意图。
具体实施方式
附图示出了根据本发明的连接单元的一个优选实施例，该实施例具有连接器1和连接到连接器的三个流体管线2。在该示例性实施例中，连接器1和与连接至连接器1的流体管线2可以是机动车辆的SCR系统的组成部分，并且尿素水溶液流过其中。但是，原则上，根据本发明的连接单元也可以用于其他应用，尤其是用于机动车辆中的流体介质。
在该示例性实施例中，连接器1具有三个连接端部3和连接器部段4，该连接器部段4将三个连接端部3彼此连接。三个流体管线2的流体管线端部5分别与连接器的连接端部3接合，并且在该示例性实施例中，三个流体管线2的流体管线端部5突出到连接器1的中间部段16。在根据图1所示的示例性实施例中，连接器具有Y形设计，并且在每种情况下，三个连接端部3中的两个包围120°的角度α。在根据图1所示的示例性实施例中，连接器1和与连接器1连接的流体管线2的设计可以说是星形的。图3示意性地展示了根据本发明的连接单元的运行原理。这里展示的连接器1或连接单元具有简化的T形。原则上，连接器1也可以具有这样的T形设计。
优选地，在该示例性实施例中，在每种情况下，在流体管线2的每个流体管线端部5的区域中，补偿元件6连接到流体管线2或流体管线端部5。有利地，在该示例性实施例中，补偿元件6设计为补偿凸缘的形式，该补偿凸缘相对于相关联的流体管线2或相关联的流体管线端部5旋转对称。如实践证明的那样，在该示例性实施例中，在每种情况下，补偿元件6或补偿凸缘位于连接器1的连接端部3的端面的前方。适当地，在本示例性实施例中，补偿元件6或补偿凸缘固定地连接到相应的流体管线2上，优选地，以整体连接和/或压入配合的方式连接到流体管线2，尤其是焊接到流体管线2或流体管线端部5。
根据本发明，补偿元件6可以经由弹簧元件7支撑在支撑挡块8上。优选地，在该示例性实施例中，弹簧元件7设计为螺旋弹簧。由于连接器部段4中的压力增加或体积增大，尤其是由于在连接器部段4中形成冰压，随着连接器部段4的内部容积15的增加，补偿元件6可以克服弹簧元件7或螺旋弹簧的恢复力在支撑挡块8的方向上移动。这在图中用双箭头表示。
有利地，在该示例性实施例中，设置有连接器外壳9，该连接器外壳9容纳连接器1。与根据图1所示的示例性实施例中的连接器1相同，连接器外壳9也具有Y形设计，并且有利地，在该示例性实施例中，外壳连接部段17与连接器1的每个连接端部3相关联。如在实践中证明是合适的，在该示例性实施例中，流体管线2各自具有管线护套18，优选地，在该示例性实施例中，在每种情况下，该管线护套18设计为波纹管。优选地，在该示例性实施例中，流体管线2及其管线护套18分别与连接器外壳9的外壳连接部段17接合。优选地，在该示例性实施例中，流体管线的管线护套18或波纹管以形状配合的方式固定到连接器外壳9的外壳连接部段17的端部。
有利地，在该示例性实施例中，流体管线端部5，补偿元件6以及与补偿元件6相关联的弹簧元件7容纳在连接器外壳9中，该流体管线端部5与连接器1的连接端部3接合，在每种情况下，该补偿元件6连接在流体管线端部5的区域中。优选地，在该示例性实施例中，在每种情况下，用于补偿元件6的支撑挡块8同样位于连接器外壳9中，并且在该示例性实施例中，支撑挡块8是连接器外壳9的组成部分。优选地，在该示例性实施例中，支撑挡块8设计为连接器外壳9的外壳壁10，该支撑挡块垂直于相关联的流体管线2或者相关联的流体管线端部5的纵向方向。有利地，在该示例性实施例中，外壳壁10是连接器外壳9的一体式组成部分。优选地，在该示例性实施例中，连接器外壳9由两个半壳体组成，其中在图1和图2中仅展示了一个半壳体9.1。优选地，在该示例性实施例中，每个半外壳9.1都具有外壳壁部分20，当半壳体9.1组合时，该外壳壁部分20组成外壳壁10，该外壳壁10形成支撑挡块8。
在附图中显而易见的是，补偿元件6从相关联的流体管线端部5或相关联的流体管线2的外表面11突出，并且尤其优选的是，在该示例性实施例中，补偿元件相对于相关联的流体管线端部5或相关联的流体管线2的纵向方向垂直2地突出。如上所述，优选地，补偿元件6设计为补偿凸缘，其包围流体管线2或流体管线端部5。在每种情况下，弹簧元件7位于补偿元件6或补偿凸缘与支撑挡块8之间的位置。有利地，在该示例性实施例中，补偿元件6置于连接器1的外部和连接器外壳9的内部。
在连接器1的连接器部段4中的体积增大或压力增加的情况下，可以说，所讨论的流体管线端部5从连接器1中被压出，并且与连接器1连接的补偿元件6在支撑挡块8的方向上克服弹簧元件7的恢复力移动或被挤压。这在图3中以非常示意性的方式示出。这里也显而易见的是，优选地，在该示例性实施例中，O形环21在可移动的流体管线端部5和连接器1的连接端部3之间提供密封。
根据一个推荐的实施例，在该示例性实施例中，流体管线2设计为可加热的流体管线2。为此目的，优选地，将至少一个加热部件，尤其是加热丝(图中未示出)缠绕在特定的流体管线2周围。优选地，在该示例性实施例中，连接器1也设计为可加热的连接器1。为此，有利地，在每种情况下，设置加热元件14，该加热元件14从流体管线2突入到连接器1的流体通道12中。有利地，在该示例性实施例中，该加热元件14也位于流体管线2的内部13中。优选地，在该示例性实施例中，加热元件14设计为螺旋弹簧。可以说，由于流体管线2的加热，该加热元件14或螺旋弹簧被加热，并且热量经由加热元件14或者经由螺旋弹簧被传导到连接器1的流体通道12中，从而这样也加热了流体通道12或连接器1的内部。在该示例性实施例中还可以看到卷曲连接件(crimp connections)19，通过该压接装置19将用于加热流体管线2的加热部件彼此连接。尤其在图2中显而易见的是，根据一个优选实施例，在该示例性实施例中，补偿元件6或补偿凸缘包围在每种情况下设置为用于加热连接器1的加热元件14。

Claims (15)

1.一种连接单元，其具有连接器(1)和至少一个流体管线(2)，所述流体管线(2)连接到所述连接器(1)，所述连接单元尤其用于引导尿素水溶液，其中所述连接器(1)具有至少两个连接端部(3)和连接器部段(4)，所述连接器部段(4)将所述连接端部(3)彼此连接，
其中所述流体管线(2)的至少一个流体管线端部(5)至少与所述连接器(1)的所述连接端部(3)接合，其中在所述流体管线(2)的所述流体管线端部(5)的区域中，至少一个补偿元件(6)连接到所述流体管线(2)或所述流体管线端部(5)，所述补偿元件(6)经由至少一个弹簧元件(7)支撑在至少一个支撑挡块(8)上，
并且其中由于所述连接器部段(4)中的压力增加，尤其是由于在所述连接器部段(4)中形成的冰压，伴随着所述连接器部段(4)的内部容积(15)的增加，所述补偿元件(6)能够克服所述弹簧元件(7)的恢复力在所述支撑挡块(8)的方向上的移动。
2.根据权利要求1所述的连接单元，其特征在于，所述连接器(1)具有至少三个连接端部(3)，尤其是三个连接端部(3)，其中所述连接器部段(4)将至少三个所述连接端部(3)彼此连接。
3.根据权利要求2所述的连接单元，其特征在于，在每种情况下，三个所述连接端部(3)中的两个包围120°或大约120°的角度。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的连接单元，其特征在于，在至少两个连接端部(3)处，优选地，在每个连接端部(3)处，流体管线(2)的流体管线端部(5)与所述连接器(1)的所述连接端部(3)接合，其中在每个所述流体管线端部(5)的区域中，至少一个补偿元件(6)连接到所述流体管线(2)或者所述流体管线端部(5)，并且其中在每种情况下，每个补偿元件(6)经由至少一个弹簧元件(7)能够支撑或支撑在至少一个支撑挡块(8)上。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的连接单元，其特征在于，设置有连接器外壳(9)，所述连接器外壳(9)容纳所述连接器(1)，并且其中至少一个流体管线端部(5)和所述补偿元件(6)，以及与所述补偿元件(6)相关联的所述弹簧元件(7)容纳在所述连接器外壳(9)中，至少一个所述流体管线端部(5)与所述连接器(1)的连接端部(3)接合，所述补偿元件(6)连接在所述流体管线端部(5)的区域中。
6.根据权利要求5所述的连接单元，其特征在于，用于至少一个补偿元件(6)的至少一个所述支撑挡块(8)位于所述连接器外壳(9)中，优选地，至少一个所述支撑挡块(8)是所述连接器外壳(9)的组成部分。
7.根据权利要求5或6中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述支撑挡块(8)设计为所述连接器外壳(9)的外壳元件，尤其是外壳壁(10)，所述支撑挡块(8)相对于相关联的所述流体管线(2)或者相关联的所述流体管线端部(5)的纵向方向横向地，优选地，垂直地或基本上垂直地定位。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述补偿元件(6)固定地连接到相关联的所述流体管线端部(5)或相关联的所述流体管线(2)。
9.根据权利要求8所述的连接单元，其特征在于，所述补偿元件(6)以整体接合和/或形状配合和/或压入配合的方式连接到相关联的所述流体管线端部(5)或相关联的所述流体管线(2)。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述补偿元件(6)从相关联的所述流体管线端部(5)或相关联的所述流体管线(2)的外表面(11)突出。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述补偿元件(6)具有补偿凸缘，所述补偿凸缘相对于相关联的所述流体管线端部(5)或相关联的所述流体管线(2)的纵向方向，横向地，尤其是垂直地或基本上垂直地定位，所述补偿凸缘经由至少一个所述弹簧元件(7)能够支撑或者支撑在所述支撑挡块(8)上。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述补偿元件(6)位于所述连接器(1)的外部和所述连接器外壳(9)的内部。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述流体管线(2)设计为可加热流体管线(2)，和/或其中所述连接器(1)设计为可加热连接器(1)。
14.根据权利要求1至13中的一项所述的连接单元，其特征在于，所述连接器(1)是可加热的，或者能够通过至少一个所述加热元件(14)加热，所述至少一个加热元件(14)突入到所述连接器(1)的流体通道(12)中和/或突入到所述流体管线端部(5)的内部(13)。
15.根据权利要求14所述的连接单元，其特征在于，所述补偿元件(6)包围为所述加热元件(14)，所述加热元件(14)设置为用于加热所述连接器(1)。
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