DE102016000192B3

DE102016000192B3 - Beheizbare Medienleitung

Info

Publication number: DE102016000192B3
Application number: DE102016000192.5A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kondziella; Heiko Freter; Gerhard Müller-Riederer
Original assignee: A Kayser Automotive Systems GmbH
Current assignee: A Kayser Automotive Systems GmbH
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: US10533692B2; US20170198853A1

Abstract

Eine beheizbare Medienleitung ist durch ein Anschlussteil (4) gekennzeichnet, welches einen elektrischen Anschluss bildet und der Einführung eines Heizleiters (14) in einen Medienleitungsabschnitt (5) dient. Eine Verbindung des Heizleiters (14) mit kontaktbildenden Teilen ist in einem Abschlussteil (10) eingerichtet und es ist der Heizleiter (14) mittels zweier voneinander beabstandeter Dichtungskörper (15, 16) in Bohrungen (11, 12) eines Koppelteils (9) dichtend aufgenommen sowie über einen Stützkörper (19) in den Medienleitungsabschnitt (5) zwecks Beheizung eines in diesem strömenden Mediums eingeführt. Zur Darstellung einer zuverlässigen Dichtung, welche ein Eindringen des Mediums in das Abschlussteil (10) und hiermit einhergehend das mögliche Entstehen eines Kurzschlusses zwischen elektrisch leitenden Teilen verhindern soll, ist vorgesehen, zwischen den Dichtungskörpern (15, 16) Ausnehmungen (17, 18) in den Wandungen des Koppelteils (9) und eine Unterbrechung einer Kriechstrecke einzurichten, über welche der Heizleiter (14) mit der Umgebungsatmosphäre unmittelbar in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizbare Medienleitung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei beheizbaren Medienleitungen im Fahrzeugbereich handelt es sich häufig um AdBlue^®-Leitungen, Leitungen für Scheibenwischwasser, Scheinwerferwischwasser, Prozessmedien einer Brennstoffzelle usw., somit Leitungen, die zur Führung eines Mediums bestimmt sind, bei dem ein Gefrieren mit Rücksicht auf den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine sowie den Fahrkomfort verhindert werden muss. Die als Zusatz für den Kraftstoff benutzte, unter dem Namen AdBlue^® bekannte, in Tanks mitgeführte Harnstofflösung gefriert jedoch bei –11°C und bedarf somit bei winterlichem Betrieb in jedem Fall einer Beheizung. Um einen einwandfreien Betrieb des Fahrzeugs unter allen zu erwartenden Betriebstemperaturen zu gewährleisten, müssen Tanks, Leitungen und sonstige Komponenten, die von dem jeweiligen Medium, bei dem das Risiko eines Gefrierens besteht, durchströmt werden, beheizt werden.
Aus der DE 10 2014 004 134 A1 ist eine beheizbare Medienleitung für ein Fahrzeug bekannt, welche aus einem Oberteil und einem als Koppelstück fungierenden, eine Verbindung zwischen den einander gegenüberstehenden Enden zweier Medienleitungen darstellenden zylindrischen Unterteil besteht. Zwischen dem Oberteil und dem Unterteil sowie zwischen dem Unterteil und den Medienleitungen bestehen Schweißverbindungen. Das Oberteil ist mit zwei, jeweils ein Anschlusskabel aufnehmenden Durchgängen versehen, wobei innerhalb des im Übrigen mit einem aus einem Kunststoff hergestellten Füllkörpers ausgefüllten Oberteils die elektrischen, in der Form von durch einen Schmelzkleber abgedichteten Crimpverbindungen ausgebildeten Anbindungspunkte zwischen den Anschlusskabeln und den, sich innerhalb der Medienleitungen und in den Füllkörper hinein erstreckenden Heizleitern untergebracht sind. Die Heizleiter sind innerhalb der Medienleitungen in der Form einer geschlossenen Schleife zentrisch geführt, so dass bei allseitig gleichförmiger Beheizung der Fluss eines Mediums in den Leitungen nicht beeinträchtigt wird. Mittels Stopfdichtungen und von diesen unter Belassung eines nicht überdeckten freien Bereiches beabstandeten oberseitigen Abschlusskappen ist eine dichtende Einführung der Heizleiter in das Oberteil eingerichtet.
Es ist festgestellt worden, dass eine Harnstofflösung in der Form des genannten Mediums AdBlue^®, bei welcher es sich um eine wässrige Lösung von hochreinem Harnstoff in demineralisiertem Wasser handelt, aufgrund ihrer niedrigen Viskosität besonders kriechfähig ist, so dass besondere Maßnahmen zur Darstellung einer zuverlässigen Dichtung erforderlich sind, um eine unerwünschte Ausbreitung dieses äußerst korrosiv wirksamen Mediums zu verhindern. Insbesondere muss mit Hinblick auf eine Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen ein Eindringen in Teile eines elektrischen Anschlusses verhindert werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine beheizbare Medienleitung der eingangs bezeichneten Art mit einer verbesserten Dichtung auszurüsten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Medienleitung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach, dass entlang des/der Heizleiter, und zwar zwischen zwei, diese umgebenden Dichtungskörpern ein von den Dichtungskörpern nicht überdeckter freier Bereich eingerichtet ist, durch welchen eine Kriechstrecke zwischen den Innenseiten der Dichtungskörper und den Außenseiten der Heizleiter unterbrochen wird. Diesem freien Bereich ist ein Freiraum zugeordnet, in den das Medium, welches infolge eines Kriechens den ersten Dichtungskörper durchdrungen hat, austreten kann. Entlang des Heizleiters/der Heizleiter kann ein solcher freier Bereich oder auch eine Mehrzahl derartiger freier Bereiche eingerichtet sein. Die dem zugrundeliegende Idee besteht in allen diesen Fällen darin, im Verlauf der Kriechstrecke Unterbrechungen in der Form freier Bereiche einzurichten, in denen das Medium aufgenommen wird, welches den, durch den vorangegangenen Dichtungskörper definierten Kriechstreckenabschnitt überwunden hat, so dass in jedem Fall ein Durchdringen einer so definierten Dichtungsanordnung durch Kriechen zumindest erschwert wird.
Dieser freie Bereich zwischen zwei Dichtungskörpern steht mit der Umgebungsatmosphäre in durchgängiger Verbindung. Auf diese Weise wird ein Ableiten des Mediums in die Umgebung ermöglicht, welches einen Dichtungskörper durch Kriechen überwunden hat. In weiterer Ausgestaltung dieses Prinzips kann vorgesehen werden, das austretende Medium aufzufangen oder einer geordneten Entsorgung zuzuführen.
Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf den konstruktiven Aufbau des Anschlussteils gerichtet, welches aus drei, auf ihren einander jeweils zugekehrten Seiten ineinander gesteckten Teilen besteht, nämlich einem Anschlusselement, einem Koppelstück und einem Abschlussteil. Zwischen diesen Teilen besteht in der Einsteckposition beispielsweise eine Schweißverbindung, wobei das Koppelstück zugleich die Funktion eines Füllkörpers erfüllt, in dem sich die zur Aufnahme des/der Heizleiter einschließlich der diese umgebenden Dichtungskörper eingerichteten Bohrungen befinden. Andere Arten der festen Verbindung zwischen diesen Teilen werden jedoch nicht ausgeschlossen. Die Steck- oder Montagepositionen dieser Teile sind ferner mit der Maßgabe angelegt, dass sich zwischen den einander zugekehrten Seiten des Abschlussteils und des Anschlusselements ein freier Abschnitt ergibt, der somit von einer Außenseite her zugänglich ist.
Die Dichtungskörper sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 außenseitig profiliert ausgebildet, so dass sich zwischen den Außenseiten dieser Dichtungskörper und den zugekehrten Innenseiten der Bohrungen eine optimale Dichtungswirkung ergibt.
Zur einseitigen Festlegung der Montageposition der Dichtungskörper weisen die sie aufnehmenden Bohrungen auf ihren einander zugekehrten Enden entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 eine Verjüngung auf.
Zur Herstellung einer durchgängigen Verbindung zwischen dem freien Bereich der Heizleiter und der Umgebungsatmosphäre weist das Koppelstück entsprechend den Merkmalen des Anspruch 6 wenigstens zwei Ausnehmungen auf, durch welche ein Medium, welches die durch den vorangegangenen Dichtungskörper dargestellte Kriechstrecke überwunden hat, abgeleitet werden kann, um zu verhindern, dass es infolge eines fortgesetzten Kriechvorgangs, hierbei auch die nächste Kriechstrecke überwindend, bis in das Abschlussteil vordringt und hier einen elektrischen Kurzschluss auslöst.
Die Merkmale des Anspruchs 7 bringen den Vorteil mit sich, dass ein korrekter Montagezustand der Dichtungskörper außenseitig anhand des Umstands erkennbar ist, dass deren Enden aus den Bohrungen geringfügig herausragen. Dies ist über die Ausnehmungen von der Außenseite des Koppelstücks her visuell wahrnehmbar und wird erreicht durch die an einem Ende sich verjüngende Gestaltung der die Dichtungskörper aufnehmenden Bohrungen in Verbindung mit einer außenseitigen Profilierung der Dichtungskörper, welche insbesondere in Verbindung mit der sich verjüngenden Gestaltung der Bohrungen ein Einsetzen der Dichtungskörper nur in einer Orientierung zulässt.
Ein Stützkörper entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 dient der Zentrierung des/der Heizleiter innerhalb des Anschlusselements.
Ein solcher Stützkörper kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 9 ferner dazu benutzt werden, einen Dichtungskörper unter eine mechanische Vorspannung zu setzen. Der Dichtungskörper kann ein sich verjüngendes Ende aufweisen, welches infolge dieser Vorspannung in das verjüngende Ende der ihm zugeordneten Bohrung gepresst wird, hierbei eine weitere Dichtwirkung nach Art einer Stopfbuchse mit sich bringend.
In vergleichbarer Weise kann auch der andere Dichtungskörper unter eine mechanische Vorspannung gesetzt werden.
Man erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass mit der vorliegenden Medienleitung eine beheizbare Leitung für ein außerordentlich kriechfähiges Medium zur Verfügung gestellt wird, welche eine einfachen Aufbau und eine zuverlässige Dichtung für eine Schnittstelle zwischen spannungführenden Teilen eines Anschlussteils gegenüber dem genannten Medium aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leitungselements;
2 eine perspektivische Teilansicht des Leitungselements gemäß 1;
3 eine ebene Ansicht eines erfindungsgemäßen Leitungselements entsprechend einer Blickrichtung III der 4;
4 eine Ansicht des Leitungselements entsprechend einer Schnittebene IV-IV der 3.
Mit 1 ist in 1 beispielhaft ein beheizbares, abgewinkeltes Leitungselement bezeichnet, welches aus endseitigen Kupplungsstücken 2, 3, einem zur Verbindung mit einer Spannungsquelle bestimmten Anschlussteil 4, einem geradlinigen Medienleitungsabschnitt 5 und einem Krümmer 6 besteht.
Die Kupplungsstücke 2, 3 sind in an sich bekannter Weise zur Herstellung einer Verbindung mit sich anschließenden Leitungsabschnitten bestimmt, worauf im Folgenden jedoch nicht näher eingegangen werden wird.
Das Anschlussteil 4 dient der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer äußeren Spannungsquelle und einem, in den 1 und 2 nicht dargestellten, innerhalb des Medienleitungsabschnitts 5 unter Mitwirkung von Abstandhaltern zentrisch geführten Heizleiters, der in der Form einer geschlossenen Schleife angeordnet sein kann. Das Anschlussteil 4 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Kupplungsstück 2 eine bauliche Einheit bilden.
Die Verbindungen zwischen den Kupplungsstücken 2, 3, dem Anschlussteil 4 sowie dem Medienleitungsabschnitt 5 können durch eine Verschweißung dargestellt sein.
In den 2 bis 4 sind Funktionselemente, die mit denjenigen der 1 übereinstimmen, entsprechend bezeichnet, so dass auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
Das Anschlussteil 4 besteht aus einem, von der Medienleitung 5 T-förmig abgezweigten, zylindrischen, mit der Medienleitung 5 über eine untere Öffnung 8 in durchgängiger Verbindung stehenden Anschlusselement 7, einem, in das der Medienleitung 5 abgekehrte Ende eingesteckten Koppelstück 9 und einem, eine elektrische Schnittstelle darstellenden Abschlussteil 10.
Das Koppelstück 9 ist mit einer ersten, sich in ihrem oberen Abschnitt verjüngenden zentrischen, sich parallel zu der Achse des Anschlusselements 7 erstreckenden Bohrung 11 und einer zweiten, sich in einem unteren Abschnitt verjüngenden zentrischen, sich koaxial zu der Bohrung 11 erstreckenden Bohrung 12 versehen. Das Koppelstück 9 ist mit der Maßgabe in das Anschlusselement 7 sowie das Abschlussteil 10 eingesteckt, dass es in einem in etwa mittleren Abschnitt 13 von einer Außenseite her zumindest teilweise frei zugänglich ist.
Mit 19 ist ein Stützkörper bezeichnet, welcher über einen Ringflansch 20 auf einer innenseitigen ringartigen Stützfläche 21 des Anschlusselements 7 abgestützt ist und auf dem das Koppelstück 9 aufliegt. Durch diesen Stützkörper 19 ist die Einsteckposition des Koppelstücks 9 innerhalb des Anschlusselements 7 axial in Richtung auf den Medienleitungsabschnitt 5 hin festgelegt.
Die Darstellung einer Verbindung zwischen dem Anschlusselement 7, dem Koppelstück 9 und dem Abschlussteil 10 kann in grundsätzlich beliebiger, dem Fachmann geläufiger Weise eingerichtet sein, so dass sich nähere Ausführungen hierzu erübrigen.
Mit 14 ist ein Heizleiter bezeichnet, der sich ausgehend von dem Abschlussteil 10 durch das Koppelstück 9, insbesondere die Bohrungen 11, 12 sowie den Stützkörper 19 hindurch bis in den Medienleitungsabschnitt 5 hinein erstreckt. Innerhalb des Medienleitungsabschnitts 5 verläuft der Heizleiter 14, hierbei eine radial gestützte Schleife bildend, in an sich bekannter Weise. Darüber hinaus ist durch den Stützkörper 19 eine zentrische Führung des/der Heizleiter 14 innerhalb des Anschlusselements 7 eingerichtet.
In die Bohrung 11 ist von einer Unterseite her, den Heizleiter dichtend umgebend, ein außenseitig profiliert ausgebildeter Dichtungskörper 15 eingesetzt, der im Bereich des Abschnitts 13 geringfügig aus der Bohrung 11 herausragt. In die Bohrung 12 ist von einer Oberseite her, den Heizleiter dichtend umgebend, ein außenseitig profilierter Dichtungskörper 16 eingesetzt, der im Bereich des Abschnitts 13 geringfügig aus der Bohrung 12 herausragt.
Der Stützkörper 19 ist mit der Maßgabe angeordnet, dass er an der zugekehrten Seite des Dichtungskörpers 15 anliegt, hierbei diesen in Richtung auf den sich verjüngenden Abschnitt der Bohrung hin unter eine mechanische Vorspannung setzend. Auf diese Weise wird zusätzlich zu der außenseitigen Profilierung des Dichtungskörpers 15 die dichtende Wirkung einer Stopfbuchse dargestellt.
Das Koppelstück 9 weist in dem Abschnitt 13 zwei Ausnehmungen 17, 18 auf, und zwar in dem Bereich, in dem sich die Enden der Dichtungskörper 15, 16 mit Abstand gegenüberliegen. An dieser Stelle ist ein freier Bereich des/der Heizleiter 14 eingerichtet, der nicht von einem Dichtungskörper 15, 16 belegt ist und auch nicht von Teilen des Koppelstücks 9. An dieser Stelle besteht somit eine durchgängige Verbindung zwischen dem Heizleiter 14/den Heizleitern 14 und der Umgebungsatmosphäre.
Innerhalb des Abschlussteils 10 steht der Heizleiter 14 in an sich bekannter Weise mit kontaktvermittelnden Elementen in Verbindung, wobei es sich beispielsweise um Elemente einer Steckverbindung handelt, über welche eine Verbindung zu einer externen Spannungsquelle herstellbar ist.
Sollte es somit einem Kriechen des Mediums in dem Medienleitungsabschnitt 5 kommen, hierbei den Stützkörper 19 und den Dichtungskörper 15 überwindend, ist infolge der mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehenden Ausnehmungen 17, 18, welche eine Unterbrechung einer Kriechstrecke in Richtung auf den Innenraum des Abschlussteils 10 bilden, sichergestellt, dass das in den freien Bereich des Heizleiters 14 vorgedrungene Medium über die Ausnehmungen 17, 18 abgeleitet werden kann, so dass es nicht zu einem weiteren Kriechen über den sich anschließenden Dichtungskörper 16 hinweg in Richtung auf spannungführende elektrische Teile innerhalb des Abschlussteils 10 kommen kann, hierbei u. U. einen elektrischen Kurzschluss auslösend.
Bezugszeichenliste

1: Leitungselement
2: Kupplungsstück
3: Kupplungsstück
4: Anschlussteil
5: Medienleitungsabschnitt
6: Krümmer
7: Anschlusselement
8: Öffnung
9: Koppelstück
10: Abschlussteil
11: Bohrung
12: Bohrung
13: Abschnitt
14: Heizleiter
15: Dichtungskörper
16: Dichtungskörper
17: Ausnehmung
18: Ausnehmung
19: Stützkörper
20: Ringflansch
21: Stützfläche

Claims

Beheizbare Medienleitung mit einem ein Bindeglied zu einem Medienleitungsabschnitt (5) bildenden, als elektrischer Anschluss eingerichteten Anschlussteil (4) für innerhalb des Medienleitungsabschnitts (5) aufgenommene Heizleiter (14), wobei die Heizleiter (14) innerhalb des Anschlussteils (4) innerhalb von Bohrungen (11, 12) eines Füllkörpers dichtend aufgenommen sind, und zwar in wenigstens zwei, in dessen Längsrichtung voneinander beabstandeten Dichtungskörpern (15, 16) dichtend aufgenommen sind, hierbei zwischen den einander zugekehrten Enden der Dichtungskörper (15, 16) einen von diesen nicht überdeckten freien Bereich der Heizleiter (14) belassend, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Bereich der Heizleiter (14) mit der Umgebungsatmosphäre in durchgängiger Verbindung steht.
Medienleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (4) aus einem, unmittelbar mit dem Medienleitungsabschnitt (5) in Verbindung stehenden Anschlusselement (7), einem, zur Aufnahme von einen elektrischen Kontakt vermittelnden Elementen bestimmten Abschlussteil (10) und einem diese verbindenden, Bohrungen (11, 12) zur Aufnahme der Dichtungskörper (15, 16) enthaltenden Koppelstück (9) besteht.
Medienleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelstück (9) in die diesem zugekehrten Enden des Anschlusselements (7) sowie des Abschlussteils (10) eingesteckt ist, hierbei einen freien Abschnitt (13) zwischen diesen belassend und im übrigen innerhalb des Anschlusselements (7) und des Abschlussteils (10) einen Füllkörper bildend.
Medienleitung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskörper (15, 16) außenseitig profiliert ausgebildet sind.
Medienleitung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (11, 12) auf ihren, dem freien Bereich der Heizleiter (14) zugekehrten Enden einen sich verjüngenden Abschnitt aufweisen.
Medienleitung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelstück (9) mit wenigstens zwei Ausnehmungen (17, 18) zur Darstellung einer Verbindung zwischen dem freien Bereich der Heizleiter (14) und der Umgebungsatmosphäre versehen ist.
Medienleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (11, 12) an ihren, den Ausnehmungen (17, 18) zugekehrten Enden jeweils einen sich in Richtung auf diese hin verjüngenden Abschnitt aufweisen und dass die außenseitige Profilierung der Dichtungskörper (15, 16) mit der Maßgabe eingerichtet ist, dass ein Einsetzen der Dichtungskörper (15, 16) in die Bohrungen (11, 12) in lediglich einer Richtung möglich ist.
Medienleitung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen, im Übergangsbereich von dem Anschlussteil (4) in den Medienleitungsabschnitt (5) angeordneten, zur zentrischen Führung der Heizleiter (14) bestimmten Stützkörper (19).
Medienleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (19) mit der Maßgabe bemessen und in das Anschlussteil (4) eingesetzt ist, dass der Dichtungskörper (15) unter eine mechanische Vorspannung in Richtung auf den sich verjüngenden Abschnitt der Bohrung (11) gesetzt ist.