DE102013011448A1

DE102013011448A1 - Heizleitung für eine beheizbare Fluid-Leitung

Info

Publication number: DE102013011448A1
Application number: DE201310011448
Authority: DE
Inventors: Tobias Etscheid; Jochem-Andreas Heß; Dietmar Boxberg
Original assignee: Voss Automotive GmbH
Current assignee: Voss Automotive GmbH
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-15
Also published as: WO2015003784A1

Abstract

Bei einer Heizleitung (1) für eine beheizbare Fluid-Leitung, umfassend zumindest zwei elektrische Leiter (3, 4), wobei die elektrischen Leiter (3, 4) jeweils eine isolierende Ummantelung (37, 47, 134) aufweisen, wobei die Leiterenden mechanisch fest miteinander verbunden (5) und von zumindest einem Schrumpfschlauch (2) umgeben sind, weisen die elektrischen Leiter (3, 4) jeweils eine isolierende Ummantelung (37, 47, 134) mit jeweils einer Innenschicht (36, 46, 132) und mit jeweils einer Außenschicht (30, 40, 36, 45, 133) auf und weist der Schrumpfschlauch (2) einen zumindest zweischichtigen Schlauchmantel (23) mit Innenschicht (21) und Außenschicht (20) auf, wobei das Material der Innenschicht (21) des Schrumpfschlauchs (2) und der Außenschicht (30, 40, 35, 45, 133) der isolierenden Ummantelung (37, 47, 134) des elektrischen Leiters (3, 4) identisch sind und das Material der Außenschicht (20) des Schrumpfschlauchs (2) ein schrumpffähiges Material ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizleitung für eine beheizbare Fluid-Leitung, umfassend zumindest zwei elektrische Leiter, wobei die elektrischen Leiter jeweils eine isolierende Ummantelung aufweisen, wobei die Leiterenden der elektrischen Leiter mechanisch fest miteinander verbunden und von zumindest einem Schrumpfschlauch umgeben sind.
Es ist bekannt, eine isolierende Ummantelung für eine Verbindungsstelle zweier elektrischer Leiter vorzusehen, um diese gegen Eindringen von Luft und Feuchtigkeit zu schützen, die anderenfalls zu Korrosion der Verbindungsstelle und durch Kriechen entlang den elektrischen Leitern auch von deren innerem Metallleiter führen kann. Zu diesem Zweck offenbart beispielsweise die DE 84 22 950 U1 eine Verbindungsanordnung zweier doppeladriger elektrischer Leitungen durch Ausbilden einer Umhüllung aus einem gespritzten Fluorpolymerisat, das auch zwischen den Verbindungsstellen beider Leiter vorhanden ist und gleich dem Fluorpolymerisat der Leitungsmäntel ist.
Ferner sind Schrumpfschläuche zum abdichtenden Umhüllen von Verbindungsstellen elektrischer Leiter bekannt, insbesondere auch von elektrischen Heizleitern. Gerade Verbindungen elektrischer Leiter bzw. elektrischer Leiter mit Zuleitern, insbesondere in Form von sog. Crimpverbindungen, werden durch Umhüllen der Verbindungsstellen mittels Schrumpfschlauchs vor dem Eindringen von Luft und Feuchtigkeit und damit vor auftretender Korrosion geschützt. Da zum Erzeugen einer Verbindung die isolierende Ummantelung des elektrischen Leiters, insbesondere Heizleiters, an einem Teilstück, zumeist am Ende des Leiters, entfernt wird, könnte es bei Eindringen von Luft und Feuchtigkeit ansonsten zu Korrosion des Leitermaterials kommen. Dies soll durch Auffügen eines Schrumpfschlauchs vermieden werden. Bekannt sind zu diesem Zweck beispielsweise sog. Schrumpfklebeschläuche.
Elektrische Leiter sind insbesondere in Anwendung in Kombination mit Medienleitungen bekannt, bei denen sie zum Auftauen des durch diese strömenden Mediums verwendet werden. Insbesondere werden solche Medienleitungen im Fahrzeugbereich verwendet, beispielsweise zum Transport von wässriger Harnstofflösung als Medium, die als NO_x-Reaktionsadditiv für Dieselmotoren mit sogenannten SCR-Katalysatoren verwendet wird. Gerade im Motorraum eines Fahrzeugs kommt es zu hoher Temperaturentwicklung. Aufgrund dieser und der dort vorhandenen Medien ist es bekannt, die verwendeten elektrischen Leiter durch Fluorpolymerisat, insbesondere Perfluorethylenpropylen (FEP) außenseitig zu ummanteln. Die im Betrieb auftretenden Temperaturen zum Erwärmen des in der Medienleitung strömenden Mediums können 150°C und mehr betragen, so dass alle verwendeten Materialien an diese Temperaturen angepasst sein sollten. Für das Schrumpfen des Schrumpfschlauchs wird insbesondere heiße Luft als Wärmequelle mit einer Temperatur von 360 bis 400°C, insbesondere 380°C verwendet. Das Material sowohl des Schrumpfschlauchs als auch der isolierenden Ummantelung des elektrischen Leiters muss entsprechend Betriebstemperaturen von 160 bis 180°C über Stunden hinweg, insbesondere für 10 bis 20 Stunden, aushalten.
Beim Schrumpfen der bekannten Schrumpfschläuche kann bei falscher Schrumpfrate es zu einer Beschädigung der isolierenden Umhüllung der elektrischen Leiter, die in dem Schrumpfschlauch aufgenommen werden, kommen, insbesondere zu einem Einreißen der isolierenden Ummantelung der elektrischen Leiter. Bei einer zu hohen Schrumpfrate des Schrumpfschlauchs wirken vergleichsweise zu hohe radiale Kräfte auf die isolierende Ummantelung der elektrischen Leiter ein und zerquetschen diese. Bei Wahl einer falschen Schrumpfrate im Verhältnis zur Längenänderung des Schrumpfschlauchs kommt es zu einer zu hohen Längenverschiebung und hierdurch bedingt zu einem Einreißen der isolierenden Ummantelung des oder der elektrischen Leiter der Heizleitung, die in dem Schrumpfschlauch aufgenommen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizleitung für eine beheizbare Fluidleitung, bestehend aus zumindest zwei elektrischen Leitern, wobei die elektrischen Leiter jeweils eine isolierende Ummantelung aufweisen, wobei die Leiterenden mechanisch fest miteinander verbunden und von einem Schrumpfschlauch umgeben sind, dahingehend fortzubilden, dass die genannte Problematik einer Beschädigung der isolierenden Ummantelung des oder der elektrischen Leiter während des Schrumpfprozesses des diese im Bereich der Verbindungs- bzw. Crimpstellen umgebenden Schrumpfschlauchs nicht mehr auftritt, gleichwohl eine gute Abdichtung der Verbindungsstelle(n) dennoch gewährleistet wird.
Die Aufgabe wird für eine Heizleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die elektrischen Leiter jeweils eine isolierende Ummantelung mit jeweils einer Innenschicht und mit jeweils einer Außenschicht aufweisen und der Schrumpfschlauch einen zumindest zweischichtigen Schlauchmantel mit Innenschicht und Außenschicht aufweist, wobei das Material der Innenschicht des Schrumpfschlauchs und der Außenschicht der isolierenden Ummantelung des elektrischen Leiters identisch sind und das Material der Außenschicht des Schrumpfschlauchs ein schrumpffähiges Material ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Dadurch wird eine Heizleitung mit einer Verbindungsstelle von zumindest zwei elektrischen Leitern, die im Bereich der Verbindungsstelle durch einen Schrumpfschlauch außenseitig abgedeckt werden, geschaffen, bei der beim Erhitzen die Innenschicht des Schrumpfschlauchs und die Außenschicht der isolierenden Ummantelung des jeweils elektrischen Leiters verschmelzen und dadurch eine stoffschlüssige Verbindung bilden und somit eine Abdichtung der Verbindungsstelle herstellen. Durch das Vorsehen der Außenschicht des Schrumpfschlauchs aus einem schrumpffähigen Material zieht sich dieses bei Wärmeeinwirkung zusammen und führt zu der gewünschten radialen Anpressung des Schrumpfschlauchs an die Außenseite der elektrischen Leiter. Die Verbindungsstelle der zumindest zwei elektrischen Leiter kann dadurch einerseits gegen das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit geschützt werden und damit gegen Korrosion, andererseits wird eine Beschädigung der isolierenden Ummantelung des jeweiligen elektrischen Leiters, insbesondere Heizleiters, beim Schrumpfen vermieden durch das Verschmelzen der Außenschicht des elektrischen Leiters mit der Innenschicht des Schrumpfschlauchs. Die Außenschicht des Schlauchmantels des Schrumpfschlauchs besteht vorteilhaft aus einem schrumpffähigen thermoplastischen Kunststoff und die Innenschicht aus einem ein Abdichten ermöglichenden und aufschmelzbaren und/oder an dem Material der Außenschicht der isolierenden Ummantelung der elektrischen Leiter klebenden und/oder haftenden Material. Verwendbar ist für die Innenschicht insbesondere ein Fluor-Kunststoff, Heißkleber oder ein anderweitiges Klebemittel. Hierbei wird sichergestellt, dass lediglich die Innenschicht während des Schrumpfvorgangs schmilzt bzw. klebend oder haftend wird/ist und sich mit der Außenschicht der elektrischen Leiter verbindet, nicht jedoch auch die Außenschicht des Schrumpfschlauchs aufschmilzt, da diese lediglich das Schrumpfen des Schrumpfschlauchs bewirken, also zu einer Durchmesserverringerung des Schrumpfschlauchs führen soll. Als besonders vorteilhaft erweist es sich in diesem Zusammenhang, wenn die Außenschicht des Schlauchmantels des Schrumpfschlauchs aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder einem vernetzten nicht schmelzenden Werkstoffbesteht und die Innenschicht beispielsweise aus Perfluorethylenpropylen-Copolymer (FEP). Sie kann ferner beispielsweise aus einem Heißkleber oder anderen Klebemittel bestehen. Dementsprechend erweist es sich bei Verwenden von FEP als vorteilhaft, wenn auch die Außenschicht der elektrischen Leiter aus FEP besteht, um ein optimales Verschmelzen der Außenschicht der elektrischen Leiter und der Innenschicht des Schrumpfschlauchs zum Ausbilden einer stoffschlüssigen abdichtenden Verbindung zu ermöglichen. Zwischen der Außenschicht und der Innenschicht der elektrischen Leiter können eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet sein. Diese können aus beliebigen Materialien somit auch aus anderen Materialien als die Außen- und die Innenschicht bestehen.
Der Schrumpfschlauch weist vorteilhaft eine Schrumpfrate in radialer Richtung von 1,6:1 bis 1,5:1 auf. Der Außendurchmesser des Schrumpfschlauchs kann insbesondere 6 bis 7 mm, beispielsweise 6,6 mm, der Innendurchmesser insbesondere 5,5 mm oder weniger, z. B. 5,2 mm oder weniger, betragen. Beispielsweise kann der Außendurchmesser vor dem Schrumpfprozess 5,2 mm und nach dem Schrumpfprozess 3,2 mm betragen. Während des Schrumpfprozesses kann sich die Länge des Schrumpfschlauchs ändern, insbesondere eine Längenzunahme von 20% auftreten. Vor dem Schrumpfprozess beträgt die Länge des Schrumpfschlauchs beispielsweise 20 bis 25 mm, insbesondere 22 bis 23 mm, besonders bevorzugt 22 mm.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn die Außenschicht des Schrumpfschlauchs etwa die gleiche Schichtdicke wie die Innenschicht aufweist, insbesondere die Innenschicht eine etwas größere Schichtdicke als die Außenschicht aufweist. Die Außenschicht kann beispielsweise eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,4 mm, insbesondere eine Schichtdicke von 0,35 mm aufweisen und die Innenschicht eine Schichtdicke von 0,3 bis 0,5 mm, insbesondere 0,35 mm oder etwas mehr.
Aufgrund von größeren Toleranzen bei der Herstellung der Schrumpfschläuche sowie in Abhängigkeit von weiteren Parametern, die die letztendliche Ausbildung des Schrumpfschlauchs nach dessen Herstellung mitbestimmen, tritt das Problem auf, dass sich hergestellte Schrumpfschläuche trotz gleicher Prozessparameter unterschiedlich weit zusammenziehen. Dies kann dazu führen, dass die gewünschte Abdichtung der Verbindungssteilen) zumindest zweier elektrischer Leiter nicht oder nicht vollständig erfolgt oder die isolierende Ummantelung zumindest eines der elektrischen Leiter bis auf den blanken inneren Leiter bzw. Draht des elektrischen Leiters eingeschnürt wird und dementsprechend nicht mehr verwendbar ist. Die Prozesszeiten beim Schrumpfen können zwar entsprechend angepasst werden, um den Fehler eines nicht erfolgenden Abdichtens durch zu geringes Schrumpfen auszuschließen. Hierdurch steigt jedoch die Gefahr, dass beim Schrumpfen eine zu starke Einschnürung stattfindet und die isolierende Ummantelung zumindest eines der elektrischen Leiter beschädigt wird. Um dem entgegenzuwirken, ist die isolierende Ummantelung des bzw. der elektrischen Leiter, insbesondere Heizleiter, zumindest zweischichtig ausgebildet, umfassend eine Außenschicht und eine vorteilhaft dazu benachbart angeordnete Innenschicht. Die Innenschicht besteht weiter vorteilhaft aus einem nicht wieder aufschmelzbaren Material oder einem Material, dessen Schmelzpunkt weit oberhalb des Schmelzpunktes des für die Außenschicht verwendeten Materials liegt. Bevorzugt wird für die Außenschicht FEP und für die dazu benachbart angeordnete Innenschicht PTFE verwendet. PTFE kann verhindern, dass es zu Einschnürungen, insbesondere zu Einschnürungen bis auf den blanken Draht des elektrischen Leiters, kommt. Die Außenschicht aus FEP kann eine stoffschlüssige Verbindung mit der Innenschicht des Schrumpfschlauchs, die vorteilhaft aus demselben Material besteht, eingehen.
Als Material für die Außenschicht des Schrumpfschlauchs kann anstelle von PTFE auch ein anderer thermoplastischer Kunststoff verwendet werden, also ein thermoplastisches Polyesterelastomer. Anstelle von FEP für die Innenschicht kann ein anderer Fluor-Kunststoff oder ein Klebemittel, insbesondere ein Heißkleber verwendet werden. Entsprechendes gilt für Innenschicht und Außenschicht der isolierenden Ummantelung der elektrischen Leiter, die vermittels des Schrumpfschlauchs an Verbindungsstellen mit einem elektrischen Zuleiter oder einem anderen elektrischen Leiter abgedichtet werden sollen.
Die Innenschicht der isolierenden Ummantelung der elektrischen Leiter kann eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,4 mm, insbesondere 0,12 mm aufweisen. Dies ist ausreichend, um das unerwünschte Einschnüren während des Schrumpfprozesses bis auf den blanken inneren Leiter bzw. Draht der elektrischen Leiter zu verhindern. Der Außendurchmesser der mit der zumindest zweischichtigen isolierenden Ummantelung versehenen elektrischen Leiter kann beispielsweise 1,3 mm betragen.
Gerade bei sehr kurzen elektrisch beheizbaren Medienleitungen werden elektrische Leiter mit hohen Widerständen verwendet. Um die gewünschten hohen Widerstandswerte zu erzeugen, werden häufig Heizwendel, die auf einer inneren Seele angeordnet sind, verwendet. Auch derartige elektrische Leiter in Form von Heizwendeln werden elektrisch mit dem Bordnetz eines Fahrzeugs verbunden und die Verbindungsstelle der Heizwendel zu dem elektrischen Zuleiter vorteilhaft abgedichtet. Die Heizwendel weisen insbesondere eine innere Seele aus einem in Längsrichtung im Wesentlichen dehnsteifen Material, wie z. B. einem Aramid, beispielsweise Kevlar^® der Firma DuPont, auf, um die sie herum gewendelt sind. Aufgrund des besonderen geometrischen Aufbaus der Heizwendel in Anordnung auf der inneren Seele, wobei umwickelte und nicht bewickelte Abschnitte sich abwechseln, liegt die außenseitig aufgebrachte isolierende Ummantelung des elektrischen Leiters sowohl auf der Außenseite der Heizwendel als auch auf der Außenseite der inneren Seele auf. Das aufgebrachte isolierende Ummantelungsmaterial kann beim Abisolieren zum Kontaktieren mit einem elektrischen Zuleiter oder anderen elektrischen Leiter dann gut entfernt werden, wenn die isolierende Ummantelung durch Schlauchextrusion aufgebracht wird. Allerdings ergibt sich dabei das Problem, dass nicht alle Materialien durch ein solches Extrusionsverfahren verarbeitet werden können bzw. sich ein Druck-Extrusionsverfahren besser zum Aufbringen der isolierenden Ummantelung eignet. Solche Materialien lassen sich ferner besser an der Oberfläche beim Umhüllen mit einem Schrumpfschlauch abdichten. Ein solches Material ist beispielsweise das unter der Bezeichnung Arnitel^® von der Firma DSM Engineering Plastics B. V. angebotene TPC-ES, also ein thermoplastisches Polyesterelastomer, bekannt. Durch die Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs wie FEP würde sich eine Heizwendel gut abisolieren lassen, allerdings bei dessen Verwenden ein Abdichten über einen Schrumpfklebeschlauch, wie er bislang verwendet wird, nicht möglich sein. Vorteilhaft kann daher auch bei Verwenden einer Heizwendel eine zweischichtige isolierende Ummantelung vorgesehen werden, bei der die Innenschicht aus einem ein Abisolieren ermöglichenden Material besteht und die Außenschicht aus einem ein Abdichten von Verbindungsstellen mit einem Zuleiter oder einem weiteren elektrischen Leiter ermöglichenden Material. Beispielsweise kann die Innenschicht aus einem Fluorpolymer, insbesondere FEP, bestehen und die Außenschicht aus TPC-ES (z. B. Arnitel^®). Die Innenschicht aus Fluorpolymer kann schlauchextrudiert werden und lässt ein Abisolieren zu. Ein Abdichten gegenüber einem Schrumpfschlauch ist dabei ebenfalls nun möglich. Der Schrumpfschlauch kann insbesondere als Schrumpfklebeschlauch ausgebildet sein und innen aus Arnitel^® bestehen. Als Schrumpfklebeschlauch wird ein Schrumpfschlauch bezeichnet, der auf seiner Innenseite mit einer Klebeschicht bzw. Klebemittel versehen ist oder wird. Insbesondere lässt sich aufgrund der Verwendung einer Außenschicht aus einem ein Abdichten ermöglichenden Material, wie beispielsweise TPC-ES (Arnitel^®), auch ein Abdichten durch Verkleben unter Verwendung eines Schrumpfklebeschlauchs sehr gut durchführen.
Um ein Abisolieren besonders gut zu ermöglichen, kann die Innenschicht der isolierenden Ummantelung des elektrischen Leiters bzw. der elektrischen Leiter dünn ausgebildet werden, insbesondere eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,4 mm, beispielsweise 0,12 mm, aufweisen. Die innere Seele des zumindest eine Heizwendel umfassenden elektrischen Leiters kann insbesondere aus einem Aramid, wie Kevlar^®, einem Glaszwirn, Glasgeflecht, Glasfaser etc. bestehen. Die Heizwendel kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
1 eine Längsschnittansicht eines endseitigen Abschnitts einer erfindungsgemäßen Heizleitung als Prinzipskizze, umfassend einen zweischichtigen Schrumpfschlauch und zwei elektrische Leiter sowie deren Verbindungsstelle,
2 eine Längsschnittansicht eines endseitigen Abschnitts einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizleitung, als Prinzipskizze, umfassend einen zweischichtigen Schrumpfschlauch und zwei elektrische Leiter mit jeweils zweischichtigen isolierenden Ummantelungen sowie deren Verbindungsstelle,
3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen zweischichtigen Schrumpfschlauchs, und
4 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten, eine Heizwendel umfassenden elektrischen Leiters mit einer zweischichtigen isolierenden Ummantelung.
1 zeigt eine Heizleitung 1, enthaltend einen zweischichtigen Schrumpfschlauch 2 und zwei elektrische Leiter 3, 4 sowie eine Crimpstelle bzw. Verbindungsstelle 5 der beiden inneren Leiter 33, 43 der beiden elektrischen Leiter 3, 4. Der Schrumpfschlauch 2 weist eine Außenschicht 20 und eine Innenschicht 21 auf. Die Außenschicht 20 besteht beispielsweise aus PTFE, während die Innenschicht 21 beispielsweise aus FEP besteht. Am frontseitigen Ende 22 ist der Schlauchmantel 23 zusammengepresst bzw. zusammengedrückt, so dass ein geschlossenes Ende 22 entsteht. Im Schlauchinnern 24 des Schrumpfschlauchs 2 sind die beiden Leiter 3, 4 sowie die Verbindungsstelle 5 angeordnet.
Die beiden elektrischen Leiter weisen jeweils eine äußere Isolationsschicht 30 bzw. 40 auf. Diese besteht bei beiden Leitern aus demselben Material wie die Innenschicht 21 des Schrumpfschlauchs 2, z. B. aus FEP. Im Bereich ihrer beiden abisolierten Enden 31 bzw. 41 sind die beiden elektrischen Leiter 3, 4 über die Verbindungsstelle 5 miteinander verbunden, insbesondere gecrimpt.
Bei Aufbringen von Wärme auf die Außenseite 20 des Schrumpfschlauchs 2, angedeutet durch die Pfeile Q, schmelzen die Innenschicht 21 des Schrumpfschlauchs 2 und die beiden äußeren Isolierschichten 30, 40 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 auf und verbinden sich stoffschlüssig miteinander. Der jeweilige Bereich der sich dabei ergebenden Verbindungsstellen ist durch die Bezugszeichen 32 bzw. 42 und 34 gekennzeichnet. Durch die stoffschlüssige Verbindung wird die gewünschte Abdichtung gegenüber einem Eindringen von Luft und Feuchtigkeit in das Schlauchinnere 24 geschaffen. Bei der Wärmeaufbringung schrumpft ferner das Material der Außenschicht 20 des Schrumpfschlauchs 2, zieht sich also radial in Richtung der Pfeile P2 zusammen, so dass der Außendurchmesser des Schrumpfschlauchs nach dem Schrumpfen entsprechend geringer ist als vor dem Schrumpfprozess, insbesondere die Schrumpfrate 1,6:1 bis 1,5:1 beträgt. Zugleich nimmt beim Schrumpfvorgang die Länge des Schrumpfschlauchs zu, insbesondere um bis zu 20%.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante besteht der Schrumpfschlauch 2 ebenfalls aus der Außenschicht 20 und der Innenschicht 21, wobei die Außenschicht 20 wiederum z. B. aus PTFE und die Innenschicht 21 z. B. aus FEP bestehen kann. Um jedoch bei auftretenden Toleranzen von hergestellten Schrumpfschläuchen zu vermeiden, dass entweder keine Abdichtung erfolgt, da es zu keiner vollständigen stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Innenschicht 21 des Schrumpfschlauchs 2 und der äußeren Isolierschicht der beiden elektrischen Leiter 3, 4 kommt, oder es zu einem Einschnüren der Außenschicht 20 des Schrumpfschlauchs 2 um die äußere Isolierschicht 30, 40 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 bis auf deren blanken inneren Leiter oder Draht 33 bzw. 43 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 kommt, ist eine zweischichtige isolierende Ummantelung 37 bzw. 47 der elektrischen Leiter 3, 4 vorgesehen, wie in 2 angedeutet, enthaltend eine Außenschicht 35 bzw. 45 und eine Innenschicht 36 bzw. 46. Die Außenschicht 35 bzw. 45 besteht vorteilhaft aus FEP, um mit der Innenschicht 21 des Schrumpfschlauchs 2 eine stoffschlüssige Verbindung beim Aufschmelzen eingehen zu können. Um beim Schrumpfen der Außenschicht 20 des Schrumpfschlauchs 2 ein Einschnüren der isolierenden Ummantelung 37, 47 bis auf die inneren Leiter bzw. Drähte 33 bzw. 43 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 zu vermeiden, bestehen die jeweiligen Innenschichten 36 bzw. 46 der isolierenden Ummantelungen 37, 47 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 vorteilhaft aus PTFE. Die Verwendung von PTFE erweist sich auch bereits deswegen als vorteilhaft, da dieses nicht wieder aufschmilzt, also sich beim Erhitzen nicht mit dem Material der Außenschicht 35 bzw. 45 der isolierenden Ummantelungen 37, 47 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 verbindet bzw. es zu diesem Zweck ein Material ist, das einen oberhalb des Schmelzpunkts von FEP liegenden Schmelzpunkt aufweist. Alternativ zu PTFE kann daher auch ein anderes Material verwendet werden, das diese Eigenschaften aufweist, also nicht wieder aufschmelzbar ist nach dem Aufbringen auf den inneren Leitern 33 bzw. 43 oder zumindest aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt weit oberhalb von dem der Außenschicht 35 bzw. 45 der isolierenden Ummantelungen 37, 47 der beiden elektrischen Leiter 3, 4 liegt.
In 3 ist der Schrumpfschlauch 2 im Querschnitt gezeigt. Die Außenschicht 20, die insbesondere aus PTFE besteht, weist bspw. nahezu dieselbe Schichtdicke s_a wie die Innenschicht s_i auf. Die Außenschicht kann bspw. eine Schichtdicke von s_a = 0,35 mm und die Innenschicht eine Schichtdicke von s_i = 0,35 mm oder etwas mehr aufweisen. Der Außendurchmesser d_a des Schrumpfschlauchs kann bspw. d_a = 6,6 mm und der Innendurchmesser di = 5,2 mm oder weniger betragen. Die radiale Schrumpfrate kann bei der Verwendung einer Außenschicht 20 aus PTFE und einer Innenschicht 21 aus FEP mit den vorstehend genannten Abmessungen bspw. 1,6:1 bis 1,5:1 betragen. Die bedeutet, dass der Außendurchmesser (ohne elektrische Leiter und ohne Verbindungsstelle/Crimpstelle) bspw. vorher, also vor dem Schrumpfen d_a = 5,2 mm und nach dem Schrumpfen d_a = 3,2 mm beträgt. Während des Schrumpfvorgangs kann es zu einer Längenänderung, insbesondere Längenzunahme kommen, wobei die Länge l des Schrumpfschlauchs 2 insbesondere um 20% zunimmt. Der Schrumpfschlauch kann ansonsten bspw. eine Länge l von 20 bis 25 mm in dem nicht geschrumpften Zustand aufweisen, insbesondere eine Länge von 22 bis 23 mm, bspw. 22 mm.
Bei den in 2 gezeigten elektrischen Leitern, insbesondere Heizleitern, kann die Innenschicht 36 bzw. 46 bspw. eine Schichtdicke von s_Li= 0,1 bis 0,4 mm, insbesondere 0,12 mm betragen. Die Innenschicht 36, 46 kann bei Ausbilden aus PTFE bspw. mit Benzin angemischt, durch Pastenextrusion aufgebracht oder kaltextrudiert werden. Die Außenschicht 35, 45 kann bei Ausbilden aus FEP, also einem thermoplastischen Kunststoff, als Granulat bzw. durch Schmelzextrusion auf den jeweiligen inneren Leitern 33 bzw. 43, die zuvor mit der jeweiligen Innenschicht 36 bzw. 46 versehen wurden, aufgebracht werden.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Leiters, der eine Heizwendel 130 sowie eine innere Seele 131 umfasst, gezeigt. Die Heizwendel 130 ist um die innere Seele 131 herum gewickelt. Die innere Seele 131 kann bspw. aus Kevlar^® bestehen und die Heizwendel 130 aus einem Metall, wie bspw. Aluminium, Kupfer, Stahl, Nickel oder Legierungen hiervon.
Auf der Außenseite der Heizwendel 130 und der inneren Seele 131 sind eine Innenschicht 132 und diese überdeckend eine Außenschicht 133 einer isolierenden Ummantelung 134 angeordnet. Die Innenschicht 132 besteht aus einem schlauchextrudierten Material, während die Außenschicht 133 zum Abdichten einer Kontaktstelle bzw. Verbindungsstelle mit einem weiteren Leiter, wie insbesondere dem Leiter 4 oder einem elektrischen Zuleiter dient. Die Innenschicht 132 kann aus einem Fluorpolymer, insbesondere FEP bestehen, während die Außenschicht 133 aus einem Material bestehen kann, das sich besonders gut beispielsweise durch Kleben abdichten lässt, also beispielsweise durch Verkleben mit einem Schrumpfklebeschlauch bzw. einem Schrumpfschlauch, der eine Innenschicht aus einem Material aufweist, das ein abdichtendes Verkleben zulässt. Beispielsweise kann das Material der Außenschicht 133 TPC-ES bzw. Arnitel^® sein. Durch das Vorsehen der Innenschicht 132 aus einem schlauchextrudierten Material, insbesondere einem Fluorpolymer, ist es möglich, den elektrischen Leiter abzuisolieren bzw. die isolierende Ummantelung 134 von dem inneren Leiter 135 zu entfernen, um eine Kontaktierung mit einem elektrischen Zuleiter bzw. einem anderen elektrischen Leiter vornehmen zu können. Ohne die Verwendung einer solchen Innenschicht 132 aus einem Material, das ein leichtes Abisolieren ermöglicht, fällt das Abisolieren schwer, da beispielsweise bei einer druckextrudierten Isolationsschicht diese sich auf der Außenseite der Heizwendel 130 und der inneren Seele 131 anlagert, in alle Vor- und Rücksprünge eindringt und dementsprechend einen starken Halt an diesen vorsieht. Ein Abisolieren eines mit einer solchen druckextrudierten Isolationsschicht versehenen elektrischen Leiters, umfassend eine Heizwendel, ist dadurch sehr schwierig. Durch die Verwendung einer zumindest zweischichtigen Isolierschicht auf der Außenseite von Heizwendel 130 und der inneren Seele 131 ist jedoch durch die Wahl eines schlauchextrudierten Materials für die Innenschicht 132 in Anlage auf Heizwendel und innerer Seele ein leichtes Abisolieren und somit Kontaktieren der Heizwendel 130 möglich. Durch das Ausbilden der Außenschicht 133 aus einem eine gute Abdichtung ermöglichenden Material kann eine dichte Verbindung mit einem Schrumpfschlauch geschaffen werden, insbesondere durch Verkleben. Insbesondere TPC-ES, also Arnitel^®, lässt dies zu.
Um eine Ablösung durch schlechte Haftung der isolierenden Ummantelung auf der Außenseite auch eines nicht als Heizwendel ausgebildeten inneren Leiters eines elektrischen Leiters zum besseren Abisolieren vorzusehen, wenn die Innenschicht der isolierenden Ummantelung des elektrischen Leiters aus PTFE besteht, kann beispielsweise eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,4 mm, bevorzugt 0,12 mm vorgesehen werden.
Die vorstehend genannten einzelnen Komponenten von Schrumpfschlauch und elektrischen Leitern können in beliebiger Kombination miteinander kombiniert werden ebenso wie in beliebiger Ausgestaltung und aus anderen als den genannten geeigneten Materialien, die die genannten Eigenschaften aufweisen.
Insbesondere können sie auch mit anderen oder weiteren Komponenten kombiniert werden.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausführungsvarianten von Heizleitungen für beheizbare Fluid-Leitungen, umfassend zumindest zwei elektrische Leiter, wobei die elektrischen Leiter isolierende Ummantelungen aufweisen und wobei die Leiterenden der elektrischen Leiter mechanisch fest miteinander verbunden und von zumindest einem Schlupfschlauch umgeben sind, können noch zahlreiche weitere gebildet werden. Bei diesen weisen die elektrischen Leiter jeweils eine isolierende Ummantelung mit jeweils einer Innenschicht und mit jeweils einer Außenschicht auf. Grundsätzlich können die elektrischen Leiter auch mehrere isolierende Ummantelungen aufweisen, wobei vorteilhaft die äußerste den genannten Aufbau aufweist. Zwischen der Außenschicht und der Innenschicht können ferner eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet sein bzw. werden. Der Schrumpfschlauch weist einen zumindest zweischichtigen Schlauchmantel mit Innenschicht und Außenschicht auf, wobei das Material der Innenschicht des Schrumpfschlauchs und einer Außenschicht der isolierenden Ummantelung des elektrischen Leiters identisch sind und das Material der Außenschicht des Schrumpfschlauchs ein schrumpffähiges Material ist.
Bezugszeichenliste

1: Heizleitung
2: Schrumpfschlauch
3: erster elektrischer Leiter
4: zweiter elektrischer Leiter
5: Verbindungsstelle
20: Außenschicht
21: Innenschicht
22: frontseitiges Ende
23: Schlauchmantel
24: Schlauchinneres
30: äußere Isolationsschicht
31: abisoliertes Ende
32: Verbindungsstelle
33: innerer Leiter/Draht
34: Verbindungsstelle
35: Außenschicht
36: Innenschicht
37: isolierende Ummantelung
40: äußere Isolationsschicht
41: abisoliertes Ende
42: Verbindungsstelle
43: innerer Leiter/Draht
45: Außenschicht
46: Innenschicht
47: isolierende Ummantelung
130: Heizwendel
131: innere Seele
132: Innenschicht
133: Außenschicht
134: isolierende Ummantelung
Q: Wärmezufuhr
P2: Pfeil/Schrumpfrichtung
s_a: Schichtdicke der Außenschicht
s_i: Schichtdicke der Innenschicht
d_a: Außendurchmesser
di: Innendurchmesser
l: Länge Schrumpfschlauch
s_Li: Schichtdicke der Innenschicht des elektrischen Leiters

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8422950 U1 [0002]

Claims

Heizleitung (1) für eine beheizbare Fluid-Leitung, umfassend zumindest zwei elektrische Leiter (3, 4), wobei die elektrischen Leiter (3, 4) jeweils eine isolierende Ummantelung (37, 47, 134) aufweisen, wobei die Leiterenden mechanisch fest miteinander verbunden (5) und von zumindest einem Schrumpfschlauch (2) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (3, 4) jeweils eine isolierende Ummantelung (37, 47, 134) mit jeweils einer Innenschicht (36, 46, 132) und mit jeweils einer Außenschicht (30, 40, 36, 45, 133) aufweisen und der Schrumpfschlauch (2) einen zumindest zweischichtigen Schlauchmantel (23) mit Innenschicht (21) und Außenschicht (20) aufweist, wobei das Material der Innenschicht (21) des Schrumpfschlauchs (2) und der Außenschicht (30, 40, 35, 45, 133) der isolierenden Ummantelung (37, 47, 134) des elektrischen Leiters (3, 4) identisch sind und das Material der Außenschicht (20) des Schrumpfschlauchs (2) ein schrumpffähiges Material ist.
Heizleitung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (20) des Schlauchmantels (23) aus einem thermoplastischen Kunststoff und die Innenschicht (21) aus einem ein Abdichten ermöglichenden aufschmelzbaren und/oder an dem Material der Außenschicht (30, 40, 35, 45 133) der isolierenden Ummantelung (37, 47, 134) der elektrischen Leiter (3, 4) klebenden oder haftenden Material besteht.
Heizleitung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (20) des Schlauchmantels (23) des Schrumpfschlauchs (2) aus PTFE und die Innenschicht (21) des Schlauchmantels (23) aus FEP oder einem Klebemittel, insbesondere einem Heißkleber, besteht.
Heizleitung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (35, 45) der isolierenden Ummantelung (37, 47) aus FEP und die dazu benachbart angeordnete Innenschicht (36, 46) aus PTFE besteht.
Heizleitung (1) nach Anspruch einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch (2) eine Schrumpfrate in radialer Richtung von 1,6:1 bis 1,5:1 aufweist.
Heizleitung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (20) des Schlauchmantels (27) des Schrumpfschlauchs (2) etwa die gleiche Schichtdicke wie die Innenschicht (21) des Schlauchmantels (23) des Schrumpfschlauchs (2) aufweist, insbesondere die Innenschicht (21) eine größere Schichtdicke als die Außenschicht (20) aufweist.
Heizleitung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (20) des Schlauchmantels (23) des Schrumpfschlauchs (2) eine Schichtdicke von (s_a) 0,2 bis 0,4 mm, insbesondere eine Schichtdicke (s_a) von 0,35 mm, und die Innenschicht (21) des Schlauchmantels (23) des Schrumpfschlauchs (2) eine Schichtdicke (s_i) von 0,3 bis 0,5 mm, insbesondere 0,35 mm aufweist.
Heizleitung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (36, 46, 132) der isolierenden Ummantelung (37, 47, 134) eine Schichtdicke (s_Li) von 0,1 bis 0,4 mm, insbesondere 0,12 mm aufweist.
Heizleitung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch (2) eine Länge (l) von 20 bis 25 mm, insbesondere 22 bis 23 mm, insbesondere 22 mm aufweist.
Heizleitung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch (2) einen Außendurchmesser (d_a) von 6 bis 7 mm, insbesondere 6,6 mm, und einen Innendurchmesser (d_i) von 5,5 mm oder weniger, insbesondere 5,2 mm oder weniger, aufweist.
Heizleitung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 10, wobei zumindest ein elektrischer Leiter (3, 4) zumindest eine Heizwendel (130) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (132) der isolierenden Ummantelung (134) des zumindest einen elektrischen Leiters (3, 4) aus einem ein Abisolieren ermöglichenden Material, insbesondere einem Fluorpolymer, insbesondere FEP, besteht und die Außenschicht (133) der isolierenden Ummantelung (134) des zumindest einen elektrischen Leiters (3, 4) aus einem ein Abdichten von Verbindungsstellen mit einem Zuleiter oder einem weiteren elektrischen Leiter ermöglichenden Material, insbesondere aus einem thermoplastischen Polyesterelastomer, insbesondere TPC-ES, besteht.