DE102005027606A1

DE102005027606A1 - Flüssigkeitsleitung, insbesondere Kraftstoffleitung

Info

Publication number: DE102005027606A1
Application number: DE200510027606
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Bossemeyer
Original assignee: Bossemeyer Hans Georg Dr
Current assignee: Bossemeyer Hans Georg Dr
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsleitung, insbesondere auf eine Kraftstoffleitung aus wenigstens einem Leitungskörper, der seinen Leitungsraum begrenzende Innenwandungen aufweist. Der Leitungskörper weist eine seine Innenwandungen (3) wenigstens teilweise abdeckende hohlraumhaltige Schicht (4) auf. Mit der hohlraumhaltigen Schicht (4) ist wenigstens ein an den Innenwandungen (3) anliegender Strang oder ein die Innenwandungen (3) flächig überziehender Innenmantel ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsleitung, insbesondere eine Kraftstoffleitung aus wenigstens einem Leitungskörper, der seinen Leitungsraum begrenzende Innenwandungen aufweist.
Für bekannte Flüssigkeitsleitungen bzw. Hydraulikleitungen werden Schläuche verwendet, die innenseitig aus einem massiven gummi-elastischen Material bestehen und außenseitig beispielsweise durch Fasergelege, Drahtgeflechte oder Folien verstärkt sind. Im Kraftfahrzeugbereich werden als Niederdruckleitungen ausgebildete Flüssigkeitsleitungen, beispielsweise Bremsflüssigkeitsleitungen oder Kraftstoffleitungen, aus Sicherheitsgründen immer häufiger durch metallische Leitungen ersetzt, so daß Schläuche nur noch als kurze Verbindungsstücke zwischen den metallischen Leitungen dienen. Die Berandungen oder Wandungen hydraulischer Systeme werden damit immer schallhärter ausgebildet und wirken immer weniger druckwellenentkoppelnd und schwingungsdämpfend. Die Folge ist, daß Druckwellen zunehmend Probleme bereiten, z.B. in Form von störenden Geräuschen. Um derartige Probleme zu beheben, ist es bekannt, kurze Schlauchstücke gegen längere Schlauchstücke mit Schlauchschleifen auszutauschen.
Zur Schwingungsentkopplung und Schwingungsdämpfung hydraulischer Systeme ist es weiterhin bekannt, spezielle Schlauch-, Balg- oder Membran-Kompensatoren einzusetzen. Sowohl das Einsetzen verlängerter Schlauchstücke als auch das Einsetzen von Kompensatoren ist jedoch nachteilig mit Mehrkosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsleitung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, mit der das Auftreten von Druckwellenproblemen maßgeblich reduziert ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Flüssigkeitsleitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsleitung, insbesondere eine Kraftstoffleitung aus wenigstens einem Leitungskörper, der seinen Leitungsraum begrenzende Innenwandungen aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß der Leitungskörper eine die Innenwandungen ganz oder zumindest teilweise abdeckende hohlraumhaltige Schicht aufweist. Die hohlraumhaltige Schicht besteht aus einem Matrixmaterial und einer Vielzahl einzelner mit einem Gas oder mit einem Gasgemisch gefüllter, geschlossen ausgebildeter Hohlräume bzw. geschlossen ausgebildeter Poren. Aufgrund der Kompressibilität von Gasen und Gasgemischen stellen die einzelnen Hohlräume im Inneren des Leitungskörpers ein Angebot veränderlicher Volumina dar, mit denen Druckwellen kompensiert werden können. Für eine möglichst hohe Schwingungsentkopplung und Druckwellendämpfung beträgt der Hohlraumanteil annähernd 100 % vorzugsweise jedoch über 90 %. Prinzipiell ist es ausreichend, die hohlraumhaltige Schicht lediglich in der den Leitungsraum begrenzenden Innenschicht geschlossenporig auszubilden und die weiter außen liegenden Schichten offenporig auszubilden.

Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist die hohlraumhaltige Schicht eine Schaumschicht, deren die Hohlräume ausbildenden Bläschen das Angebot veränderlicher Volumina darstellen. Der Hohlraumanteil entspricht damit dem Blasengehalt.

Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist mit der hohlraumhaltigen Schicht wenigstens ein an den Innenwandungen anliegender Strang ausgebildet. Ein derartiger Strang ist aus fertigungstechnischer Sicht besonders einfach und kostengünstig in den Leitungskörper zu integrieren. Um die Innenwandungen möglichst großflächig mit der hohlraumhaltigen Schicht abzudecken, weist der Strang einen wellen-, zickzack- oder spiralförmigen Verlauf auf. Der oder die Stränge können koaxial oder spiralförmig ausgebildet sein. Es ist jedoch ebenso denkbar, mit der hohlraumhaltigen Schicht eine Aufeinanderfolge ringförmiger Stränge auszubilden, durch die der Leitungsraum hindurchführt.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mit der hohlraumhaltigen Schicht ein die Innenwandungen flächig überziehender Innenmantel ausgebildet. Dabei liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, die Innenwandungen lediglich bereichs- bzw. abschnittsweise mit einem Innenmantel abzudecken.

Der die erfindungsgemäße Flüssigkeitsleitung ausbildende Leitungskörper weist ein metallisches Rohr auf, das vorzugsweise aus hochlegierten Stählen oder Edelmetallen hergestellt ist. Das Rohr kann jedoch alternativ auch aus anderen starren Materialien, beispielsweise aus Hartkunststoff oder Keramik, hergestellt sein.

Es liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, daß der Leitungskörper einen flexiblen Schlauch aufweist. Ein derartiger Schlauch besteht beispielsweise aus einem gummi-elastischen Material und ist erforderlichenfalls zur Erhöhung der Druckfestigkeit mit Fasergelegen, Drahtgeflechten oder Folien verstärkt.

Die hohlraumhaltige Schicht ist erfindungsgemäß aus einem verschäumten Polymer hergestellt, das aufgrund seiner großen Strukturvielfalt besonders einfach auf die vom hydraulischen System vorgegebenen Parameter eingestellt werden kann. Das Polymer kann ein Duroplast, ein Elastomer oder ein starres Thermoplast unterhalb der thermoplastischen Temperaturen sein.

Damit die einzelnen, von der hohlraumhaltigen Schicht ausgebildeten Hohlräume nicht mit der in der Flüssigkeitsleitung geführten Flüssigkeit vollaufen und so ihre dämpfende Wirkung verlieren, ist das Matrixmaterial der hohlraumhaltigen Schicht möglichst permeationsdicht ausgebildet. Damit ist verhindert, daß das die Hohlräume befüllende Gas oder Gasgemisch oder eine den Leitungsraum durchströmende Flüssigkeit durch die Wandungen der Hohlräume hindurchdiffundieren kann. Die Permeationsdichtigkeit bzw. Diffusionsdichtigkeit der hohlraumhaltigen Schicht beeinflußt daher maßgeblich die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsleitung.

Zur Erhöhung der Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsleitung wird vorgeschlagen, den Leitungskörper mit einem Fasergelege, einem Drahtgeflecht oder einer zugfesten Folie zu versehen.

Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung weist die insbesondere als Schaumschicht ausgebildete hohlraumhaltige Schicht ein Elastizitätsmodul von weniger als 20 MPa, vorzugsweise weniger als 15 MPa, bei einer Lastwechselfrequenz von 200 Hz, gemessen nach der Methode der mechanischen Spektroskopie, auf. Denkbar ist hier jedoch ebenso ein Elastizitätsmodul zwischen 20 MPa und 150 MPa, vorzugsweise sogar von mehr als 150 MPa. Das auf die Lastwechselfrequenz von 200 Hz bezogene Elastizitätsmodul beschreibt die sogenannte Niederfrequenz-Steifigkeit, die maßgeblich vom Hohlraumanteil bzw.

Blasengehalt abhängig ist. Dabei gewährleistet ein hoher Hohlraumanteil eine geringe Niederfrequenz-Steifigkeit.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die hohlraumhaltige Schicht einen mechanischen Verlustfaktor Tangens δ von weniger als 0,4 insbesondere von weniger als 0,3 aufweist. Der mechanische Verlustfaktor ist ein Maß dafür, wieviel der mechanisch aufgewendeten Arbeit bei einem Belastungsvorgang bei der Entlastung nicht mehr zurückgewonnen werden kann, sondern in Wärme umgewandelt wird.

Der Querschnittsflächenanteil der hohlraumhaltigen Schicht bezogen auf den Gesamtquerschnitt von hohlraumhaltiger Schicht und Leitungsraum liegt zwischen 0,1 und 1,0 vorzugsweise jedoch zwischen 0,3 und 0,8. Daraus resultiert, daß der Querschnittsflächenanteil des Leitungsraumes bezogen auf den Gesamtquerschnitt von hohlraumhaltiger Schicht und Leitungsraum vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,7 liegt. Die Anteilsfaktoren geben dabei lediglich einen bevorzugten Bereich an, der nach derzeitigem Kenntnisstand besonders für die Herstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsleitung geeignet ist.

Die Zugspannung S50 einer 50%-igen statischen Dehnung des die hohlraumhaltige Schicht ausbildenden Materials beträgt weniger als 1 MPa vorzugsweise jedoch weniger als 0,8 MPa. Denkbar ist hier jedoch ebenso eine statische Dehnung zwischen 1 MPa und 5 MPa, vorzugsweise sogar von mehr als 5 MPa. Die Zugspannung S50 ist maßgeblich vom Hohlraumanteil der hohlraumhaltigen Schicht, insbesondere vom Blasengehalt der Schaumschicht abhängig. Besonders große statische Dehnbarkeiten bzw. kleine S50-Zugspannungen können dabei durch einen größeren Hohlraumanteil der hohlraumhaltigen Schicht bzw. durch stärkeres Aufschäumen des die hohlraumhaltige Schicht ausbildenden Materials, insbesondere eines Polymers, realisiert werden.

Nach einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die hohlraumhaltige Schicht mit einer Diffusionssperrschicht versehen ist. Eine derartige Diffusionssperrschicht bildet mit Vorteil eine die hohlraumhaltige Schicht zumindest leitungsraumseitig abdeckende Schutzschicht aus, mit der ein Diffundieren einer den Leitungsraum durchströmenden Flüssigkeit durch das Matrixmaterial der hohlraumhaltigen Schicht zuverlässig verhindert wird. Derartige Diffusionssperrschichten sind vorzugsweise auf der Basis von Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Vinylidenfluorid (THV) hergestellt. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, daß die Diffusionssperrschicht eine hier nicht weiter genannte Zusammensetzung aufweist.

Je nach Art der zwischen der Diffusionssperrschicht und der hohlraumhaltigen Schicht hergestellten Werkstoffpaarung kann vorgesehen sein, daß die Diffusionssperrschicht und die hohlraumhaltige Schicht über einen Haftvermittler miteinander verbunden sind. Ein derartiger Haftvermittler ist dazu geeignet, die den Leitungsraum begrenzende Oberfläche der hohlraumhaltigen Schicht derart zu verändern bzw. vorzubereiten, daß die Diffusionssperrschicht mit der Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Figur zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsleitung in vergrößertem Maßstab. Die Flüssigkeitsleitung besteht aus einem Leitungskörper 1, der seinen Leitungsraum 2 begrenzende Innenwandungen 3 aufweist. Der Leitungskörper 1 weist eine die Innenwandungen 3 lückenlos abdeckende als Schaumschicht ausgebildete hohlraumhaltige Schicht 4 auf, die als ein die Innenwandungen 3 flächig überziehender Innenmantel ausgebildet ist. Außerdem weist der Leitungskörper 1 ein metallisches Rohr 5 auf, das als den Leitungskörper 1 außenseitig begrenzende starre Außenwand ausgebildet ist. Die hohlraumhaltige Schicht 4 weist eine Vielzahl geschlossenporig ausgebildeter, mit einem Gas gefüllter Bläschen 6 auf.

Claims

Flüssigkeitsleitung, insbesondere Kraftstoffleitung aus wenigstens einem Leitungskörper, der seinen Leitungsraum begrenzende Innenwandungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskörper (1) eine seine Innenwandungen (3) wenigstens teilweise abdeckende hohlraumhaltige Schicht (4) aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlraumhaltige Schicht (4) eine Schaumschicht ist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der hohlraumhaltigen Schicht (4) wenigstens ein an den Innenwandungen (3) anliegender Strang ausgebildet ist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der hohlraumhaltigen Schicht (4) ein die Innenwandungen (3) flächig überziehender Innenmantel ausgebildet ist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskörper (1) ein metallisches Rohr (5) aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskörper (1) einen flexiblen Schlauch aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die hohlraumhaltige Schicht (4) ausbildende Material ein verschäumtes Polymer ist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlraumhaltige Schicht (4) permeationsdicht ausgebildet ist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskörper (1) wenigstens ein Fasergelege aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskörper (1) wenigstens ein Drahtgeflecht aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungskörper (1) wenigstens eine zugfeste Folie aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlraumhaltige Schicht (4) ein Elastizitätsmodul von weniger als 20 MPa bei einer Lastwechselfrequenz von 200 Hz, gemessen nach der Methode der mechanischen Spektroskopie, aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlraumhaltige Schicht (4) einen mechanischen Verlustfaktor Tangens δ von weniger als 0,4 aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsflächenanteil der hohlraumhaltigen Schicht (4) bezogen auf den Gesamtquerschnitt von hohlraumhaltiger Schicht (4) und Leitungsraum (2) zwischen 0,3 und 0,8 beträgt.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das die hohlraumhaltige Schicht (4) ausbildende Material, bezogen auf eine 50%ige statische Dehnung, eine Zugspannung S50 von weniger als 1 MPa aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlraumhaltige Schicht (4) mit einer Diffusionssperrschicht versehen ist.
Flüssigkeitsleitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperrschicht Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperrschicht Polyvinylidenfluorid (PVDF) aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperrschicht Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Vinylidenfluorid (THV) aufweist.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperrschicht und die hohlraumhaltige Schicht (4) über einen Haftvermittler miteinander verbunden sind.