CN1196106A - 带防电腐蚀装置的电绝缘引线装置 - Google Patents

带防电腐蚀装置的电绝缘引线装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种至少一根电导线(2)穿过内燃机排气系统尤其是可电加热的催化式排气净化器金属外壳(3)的电绝缘引线装置。外壳(3)在引线装置所在区有一金属材料制的套筒(5)。套筒(5)与外壳(3)焊接。导线(2)穿过套筒(5)延伸。在套筒(5)上装有一消耗电极(10)。

Description

带防电腐蚀装置的电绝缘引线装置
本发明涉及一种至少一根电导线穿过内燃机排气系统尤其可电加热的催化式排气净化器金属外壳的绝缘引线装置。
由汽车排气造成的空气污染成为环保政策关注的中心。欧洲委员会打算至1995年9月提出下一阶段排气的法律草案，然后从2000年起适用于新车。通过这些规定应能减少内燃机有害物质的排放量。随着对减少汽车排气中有害物质的要求的提高，采用了越来越复杂的内燃机排气净化系统。尤其是为了减少在内燃机冷起动阶段有害物质排放量，除可调式三通催化剂外还采用可电加热的催化式排气净化器。例如由WO92/02714已知这些装置。在这种可电加热的催化式排气净化器中存在的问题是从电源到可电加热的催化式排气净化器的电导线引电装置。由WO94/18442已知一种电引线装置的方案。
业已确认，电引线装置和/或电导线会因腐蚀而损坏。
本发明的目的是，进一步改进此类电绝缘引线装置，使之能防腐蚀。
按本发明通过具有权利要求1特征的电绝缘引线装置来达到此目的。有利的进一步设计是从属权利要求的内容。
按本发明的这种至少一根电导线穿过内燃机排气系统尤其是可电加热的催化式排气净化器金属外壳的电绝缘引线装置，其中外壳在引线装置所在区有一金属材料制的套筒，套筒与外壳连接，以及导线穿过套筒延伸，这种引线装置的特征在于它有一个保护装置，通过保护装置来避免引线装置的电腐蚀。本发明基于这一思想，即，引线装置的腐蚀主要是由于在引线装置区域内形成电解构件引起的。因为在引线装置中有不同的金属材料，其中各个构件处于不同的电位，所以当加上电解液时便形成电解构件。电解液可以是水，尤其是盐水。为了制止这种由于形成电解构件而引起的电腐蚀，为引线装置设保护装置。
在引线装置的一种最佳实施形式中，保护装置至少包括一个消耗电极，消耗电极与套筒电连通。因此尽管没有阻止形成电解构件，但是电腐蚀从引线装置的零件转移到了消耗电极上，从而减少了引线装置的腐蚀。在保护装置的一种最佳实施形式中，消耗电极装在套筒上。在这种情况下消耗电极设计为环状，并通过摩擦力和/或形状相配地与套筒连接。通过消耗电极与套筒连接，可以在需要时更换消耗电极。将消耗电极装在套筒上还有一个优点是可以对消耗电极进行目视检查，不需要繁琐的分解工作。为了消耗电极与套筒的摩擦力连接，建议将消耗电极压在套筒上或热压配合在套筒上。
按照另一个有利的构思建议，将消耗电极设在外壳上并与套筒电连通。消耗电极与外壳的连接最好设计成可拆式的。为此建议，消耗电极装在一个与外壳牢固连接的销子上。采用这一设计简化了消耗电极的置换。此外还提供了将多个消耗电极布置在外壳上的可能性，从而避免在空间上限制消耗电极，如将消耗电极装在套筒上时便会出现这种情况。消耗电极与套筒的连接最好借助于一根由具有良好导电能力的材料制的导线尤其是借助于一根铜导线来实现。
引线装置的导线通过电缆与电源连接。为了连接电缆与导线使用接触件。建议在接触件上设消耗电极。这种设计的优点是可以保留迄今的可电加热的催化式排气净化器的制造方法。为保证导线与接触件之间的可靠接触，建议将导线设计成能与接触件通过摩擦力和/或形状相配地连接。
按照另一项建议，接触件设有保护层，保护层直接套在接触件上。保护层例如可用锌制造。保护层起阳极的作用。
除了上述消耗电极结构的可供选择的方案外，也可以将它直接设置在电缆上，此电缆的一端与导线连接，另一端与电源连接。在这种情况下消耗电极可例如压套在电缆上。
按照另一个有利的思想，建议消耗电极用一种与导线和套筒的材料相比在金属的电化学序中比较不贵重的材料制造。电极最好用锌制造。在电化学序中锌的标准电位为-0.76V。用镍制的电极标准电位为-0.24V。两种消耗电极均形成电解构件的负极。
按照另一个有利的思想，建议引线装置设一保护装置，通过此保护装置延长了形成电解构件的电流路程。由于电阻主要取决于导电装置有多长，所以通过延长电流路程产生一个电阻，由于这一电阻减小了电流和由此引起的电腐蚀。电流路程的这一延长联系到可电加热的催化式排气净化器是特别令人感兴趣的，因为这种排气净化器在较高的电压下工作。例如，这种可电加热的催化式排气净化器在约30伏的电压下工作。为了具体设计此保护装置，建议此保护装置由至少覆盖住套筒从外壳伸出的端面的一个不导电的至少有一层的保护层构成。保护层或保护层外层最好用一种疏水材料制成。由此避免在保护层上形成形式上为水的电解液积聚，正是此电解液积聚会引起电腐蚀的产生。
按照另一个有利的思想建议，保护层由至少一个塑料层构成，最好由硅酮构成。此保护层也可以取代硅酮而用玻璃制成。这种保护层一般用一种无气孔的材料制造。
按照另一个有利的思想建议了一种引线装置，其中，通过借助于外壳与接地电位电连通构成保护装置来避免电腐蚀。由此防止了在电引线装置的电负极区内的电位升高，从而有效抑制了电腐蚀的作用。
按照另一个有利的思想，建议引线装置设一种保护装置，它包括一个由电绝缘材料制的壳体。壳体流体密封地装在套筒上并至少有一个导线通道。由此获得了引线装置的外罩，因此电解液不会与引线装置的零件接触。
在保护装置的最佳实施形式中，在壳体与套筒之间至少设有一个密封件。此密封件可例如设计为O型密封圈的形式。
为了保证在例如轿车粗暴工作时壳体能留在套筒上以及不会由于摇摆和振动而从套筒上滑落，建议壳体防拔脱地装在套筒上。壳体防拔脱地装在套筒上最好通过至少一个保险件来实现，它插入设计在套筒中的底切中。保险件例如可涉及开口销、环或U形夹，它与壳体最好可拆式地连接。其中保险件可装在壳体内罩中。还有这样的可能性，即壳体有至少一个孔，例如一个开口销可穿过此孔延伸。
壳体最好用一种塑料制造。对于这种壳体最好采用形式上为套环的保险件，套环成形在壳体上。套环在这种情况下插入制在套筒中的底切中。成形的套环可与壳体设计为一体。在套环的一种最佳的实施形式中，它设计为弹簧弹性的。在这里壳体与套筒的连接按卡锁方式进行。壳体最好用塑料制造并按塑料注塑成型方法制造。
下面借助于表示在附图中的最佳实施例说明按本发明的电绝缘引线装置的其它优点和特征。其中：
图1带有一个消耗电极的引线装置第一种实施例剖面图；
图2带有一个消耗电极的引线装置第二种实施例剖面图；
图3带有保护层的电引线装置第三种实施例的剖面图；
图4引线装置第四种实施例剖面图；
图5带有一个壳体的引线装置第五种实施例的剖面图；
图6带有一个壳体的引线装置第六种实施例的剖面图；
图7带有一个壳体的引线装置第七种实施例的剖面图；以及
图8带有一个壳体的引线装置第八种实施例的剖面图。
图1中表示了一根电导线2穿过内燃机排气系统，尤其是可电加热的催化式排气净化器的金属外壳的电绝缘引线装置1的第一种实施例。例如在WO92/02714中介绍了这种催化式排气净化器的结构。
在外壳3内制有通孔4，套筒5穿过此通孔4延伸。金属套筒5与外壳3焊接。用6表示套筒5与外壳3之间的焊缝。导线2穿过套筒5延伸。导线2插入外壳3中的端部7与图中没有表示的催化式排气净化器电接触。导线2从外壳3伸出套筒5的那一端部8用于与一电缆电连接，在图中没有表示此电缆，它与一个电源连接。
在导线2与套筒5之间装有一电绝缘装置9，从而保证套筒5与导线2之间的电隔离。有关绝缘装置9可例如是氧化铝。
如由图1可见，套筒5从外壳3向外伸出。在套筒5的这一伸出的端部上装有一个消耗电极10。此消耗电极10通过摩擦力与套筒5连接。消耗电极10设计成环状。消耗电极10的内轮廓和外轮廓形状可与例如套筒5的结构状况相匹配。
消耗电极10最好用锌制造。若在套筒5上面聚积有例如形式上为盐水的电解液，以及电解液导致导线2与套筒5之间接触，则有一股电流通过消耗电极10流动，从而使消耗电极10腐蚀。由此避免套筒5或导线2腐蚀。
图2中表示了带有消耗电极的电引线装置第二种实施例。按图2的引线装置1的基本结构与图1中所表示的一致。电导线2穿过套筒5延伸。在套筒5与电导线2之间设有绝缘装置9。套筒5设在外壳3的通孔4内。套筒与外壳3焊接。
在催化式排气净化器壳体的外壳3上布置了消耗电极10。消耗电极10可以装在一个图中没有进一步表示的销子上，销子与外壳3连接。消耗电极10通过电缆11与套筒5连接，电缆11最好用铜制。在图2所表示的实施例中，在套筒5上装有一个用导电性能良好的材料制的套环12。套环12与电缆11连接。图2所示的实施形式的优点是，能比较方便地更换消耗电极10。此外，可以目视检查电极10无需大的费用支出。
图3表示按本发明的电导线2穿过内燃机排气系统金属外壳3的电绝缘引线装置第三种实施例。外壳3在引线装置1所在区有一个通孔4，套筒5穿过通孔4延伸。套筒5与外壳3借助于焊缝6焊接。
在套筒5与电导线2之间设有电绝缘装置9，它将导线2与套筒5并因而与外壳3电隔离。
此引线装置1有一个形式上为覆盖套筒5的端面13和外表面的不导电保护层14的保护装置。保护层一直延伸到外壳3，因此套筒5再加上电导线2的绝缘装置9与外面隔离，在所表示的实施例中，保护层14设计为单层的。也可以在认为需要时将保护层14设计为多层的。当套筒5和外壳3有不同的热膨胀特性时，可能有兴趣用多层的保护层，使得在保护层14内不会产生因温度造成的应力裂缝。保护层最好是无气孔的，以免在保护层14上积聚水。
图4表示带保护装置的引线装置另一种方案，采用这种方案可以避免引线装置电腐蚀。在引线装置1中电导线2穿过催化式排气净化器的金属外壳3延伸。外壳3有一个通孔4，套筒5穿过通孔4延伸。套筒5用金属材料制造。外壳3与套筒5焊接。在套筒5内部设电绝缘装置9，后者围绕着导线2。
为避免引线装置的电腐蚀设一保护装置15，保护装置15通过电连通使外壳3并因而套筒5处于接地电位。保护装置15有一接线柱16，它穿过外壳3中的孔17延伸。接线柱16与外壳3在位置18处焊接。接线柱16和导线2用相同的金属材料制造。
在图5和6中表示了带有形式上为壳体的保护装置的引线装置两种实施例。导线2穿过套筒5延伸，套筒5装在通孔4中。通孔4制在催化式排气净化器金属外壳3内。在导线2与金属套筒5之间设电绝缘装置9。套筒5与外壳3在通孔4边缘区焊接。导线2与套筒5被一个用电绝缘材料制的壳体19所围绕。壳体19流体密封地装在套筒5上，因此电解液不能与电导线2接触。壳体19有一个图中没有表示的电缆通道，电缆穿过此电缆通道延伸并与导线2电连通。
图5所表示的实施形式中在壳体19与套筒5之间装有密封件20。此密封件20所涉及的是一种O型密封圈，它装在套筒5上。为了使密封件20可靠地装在套筒5上，套筒5制有一环形凸缘21。为了便于壳体20的安装，壳体上有一个导入斜面22。壳体19的内部截面与密封件20的外轮廓形状相配成，使密封件20在壳体套上后受挤压并在与套筒5和壳体19之间各形成一个密封面。采取了这一措施后便没有任何电解液能进入壳体19。
在图6中表示了一种具有内环23的壳体19。环23贴靠在密封件20上。密封件20覆盖住套筒5的端面13。为了增大密封件20与套筒5之间的密封面，套筒5内部加工有一个台阶24。
在壳体19上设有一环形套环25，它插在套筒5外表面上所制的底切26后面。套环25和底切26构成壳体19的防拔脱装置。
图7表示一根电导线2穿过内燃机排气系统尤其是可电加热的催化式排气净化器金属外壳3的电绝缘引线装置1的第七种实施形式。在外壳3中制有通孔4，套筒5穿过通孔4延伸。金属套筒5与外壳3沿焊缝6焊接。导线2穿过套筒5延伸，其中，导线2伸入外壳3内的端部与图中没有表示的催化式排气净化器电接触。导线2从外壳3伸出套筒5的端部8用于电连接在一根电缆29上，后者与图中没有表示的电源连接。导线2与电缆29的连接借助于接触件29实现。在所示的实施例中，电缆29插入接触件27内。
为保证接触件27与导线2的机械与电连接，接触件27有一盲孔30。盲孔30和导线2各有圆形截面。接触件27与电导线2之间的连接借助于压配合实现，为此，孔30相应地有一个比导线2小的直径。
在接触件27上设有一阳极保护层28。此保护层最好用锌制造。在接触件27上装有消耗电极10。在图7中表示的消耗电极10在接触件27上的定位是一种范例，定位可以适当地改变，只要始终保证消耗电极具有这种工作能力。
图8表示了另一种实施形式。在这种实施形式中消耗电极10直接装在电缆29上，电缆29与接触件27连接。消耗电极10与电缆29的连接可这样实现，即，将消耗电极10挤压在电缆29上。当然，在需要时消耗阳极也可以直接装在导线或导线端部8上，只要它们没有被接触件27完全覆盖住。

Claims (26)

1.至少一根电导线(2)穿过内燃机排气系统尤其是可电加热的催化式排气净化器金属外壳(3)的电绝缘引线装置(1)，其中外壳(3)在引线装置(1)的所在区有一金属材料制的套筒(5)，套筒(5)与外壳(3)连接，以及，导线(2)穿过套筒(5)延伸，其特征为：引线装置(1)有一个保护装置(15)，通过它避免引线装置电腐蚀。
2.按照权利要求1所述的引线装置，其特征为：保护装置至少包括一个消耗电极(10)，它与套筒(5)电连通。
3.按照权利要求2所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)装在套筒(5)上。
4.按照权利要求3所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)设计成环状。
5.按照权利要求4所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)通过摩擦力和/或形状相配地与套筒(5)连接。
6.按照权利要求2所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)装在外壳(3)上并与套筒(5)电连通。
7.按照权利要求6所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)可拆式地与外壳(3)连接。
8.按照权利要求6所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)装在一个与外壳(3)牢固连接的销子上。
9.按照权利要求6、7或8所述的引线装置，其特征为：一根由良好导电材料尤其是铜制的电缆形成消耗电极(10)与外壳(3)之间的电连通。
10.按照权利要求2至9之一所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)用一种与导线(2)的材料相比在电化学序中比较不贵重的材料制造。
11.按照权利要求10所述的引线装置，其特征为：消耗电极(10)用锌制造。
12.按照权利要求1所述的引线装置，其特征为：引线装置(1)有保护装置(15)，通过它延长了形成电解构件的电流路程。
13.按照权利要求1或12所述的引线装置，其特征为：引线装置(1)有保护装置(15)，它由至少覆盖住套筒(5)从外壳伸出的端面(13)的一个不导电的至少有一层的保护层(14)构成。
14.按照权利要求13所述的引线装置，其特征为：保护层(14)或保护层的外层是无气孔的。
15.按照权利要求13或14所述的引线装置，其特征为：保护层(14)或保护层(14)的外层用一种疏水的材料制成。
16.按照权利要求13、14或15所述的引线装置，其特征为：保护层(14)至少有一个塑料层，尤其是硅酮层。
17.按照权利要求13至15之一所述的引线装置，其特征为：保护层(14)至少有一个玻璃层。
18.按照权利要求13至17之一所述的引线装置，其特征为：保护层(14)完全包围套筒(5)的外表面。
19.按照权利要求18所述的引线装置，其特征为：保护层(14)至少局部设在外壳(3)上。
20.按照权利要求1所述的引线装置，其特征为：引线装置(1)有保护装置(15)，它通过外壳(3)与接地电位的电连通构成。
21.按照权利要求1所述的引线装置，其特征为：引线装置(1)有保护装置(15)，它包括一个电绝缘材料制的壳体(19)，壳体(19)流体密封地装在套筒(5)上并至少有一个电缆通道。
22.按照权利要求21所述的引线装置，其特征为：在壳体(19)与套筒(5)之间至少设有一个密封件(20)。
23.按照权利要求22所述的引线装置，其特征为：密封件(20)装在套筒(5)上。
24.按照权利要求21、22或23所述的引线装置，其特征为：壳体(19)防拔脱地装在套筒(5)上。
25.按照权利要求24所述的引线装置，其特征为：套筒(5)有一底切(26)，壳体(19)有一套环(25)，其中套环(25)插入底切(26)中。
26.按照权利要求25所述的引线装置，其特征为：套环(25)设计为弹簧弹性的。
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