DE102016118931A1

DE102016118931A1 - media line

Info

Publication number: DE102016118931A1
Application number: DE102016118931.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Michels; Jürgen Damberg; Michael Weber; Lutz Görmer; Richard Ebert; Andreas WENDEL; Peter Zielke; Jörg Müller; Bernd Rietsch
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2017-04-27
Also published as: DE202015105640U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Medienleitung, insbesondere zum Transport einer Harnstoff-Wasser-Lösung (1), mit einer Schlauchleitung (2) zum Medientransport und mindestens einer entlang der Schlauchleitung (2) verlaufenden elektrischen Heizvorrichtung (3) zur Beheizung der Schlauchleitung (2). Erfindungsgemäß weist die Heizvorrichtung (3) eine sich lediglich bereichsweise über die Außenoberfläche der Schlauchleitung (2) erstreckende Axialkomponente (5) und eine, vorzugsweise schraubenförmig, um die Schlauchleitung (2) gewickelte Wickelkomponente (6) auf, die in Form einer Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sind.The invention relates to a media line, in particular for transporting a urea-water solution (1), with a hose line (2) for media transport and at least one along the hose line (2) extending electrical heating device (3) for heating the hose line (2). According to the invention, the heating device (3) has an axial component (5) extending only in sections over the outer surface of the hose line (2) and a winding component (6), preferably helically wound around the hose line (2), which electrically interconnects in the form of a parallel connection are connected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Medienleitung, insbesondere zum Transport einer Harnstoff-Wasser-Lösung, mit

– einer Schlauchleitung zum Medientransport und
– mindestens einer entlang der Schlauchleitung verlaufenden elektrischen Heizvorrichtung zur Beheizung der Schlauchleitung.

The invention relates to a media line, in particular for transporting a urea-water solution, with

- A hose for media transport and
- At least one along the hose line extending electrical heating device for heating the hose line.

Eine Medienleitung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist beispielsweise aus der WO 2014/154350 A1 bekannt. Harnstoff-Wasser-Lösungen, z.B. genormt nach DIN 70070 und CEFIC (European Chemical Industry Council) werden insbesondere in Verbrennungsabgase von Kraftfahrzeugen, insbesondere mit Dieselmotoren eingespritzt, um vor allem die Stickoxid-Emissionen zu senken und damit die immer weiter steigenden Anforderungen der Abgasvorschriften zu erfüllen. A media line with the features described above is for example from the WO 2014/154350 A1 known. Urea-water solutions, eg standardized according to DIN 70070 and CEFIC (European Chemical Industry Council) are injected in particular in combustion gases from motor vehicles, especially with diesel engines, especially to reduce the nitrogen oxide emissions and thus to meet the ever increasing requirements of the emissions regulations.

Für die Leitung der Harnstoff-Wasser-Lösung aus einem Tank zur Einspritzung in die Verbrennungsabgase ist in der Regel eine Temperierungsmöglichkeit der zumeist aus einem Polymermaterial bestehenden Schlauchleitung erforderlich, weil die Harnstoff-Wasser-Lösung aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung den Nachteil hat, dass sie bei ca. –11 °C gefriert. Daher muss in aller Regel die Schlauchleitung beheizbar ausgebildet sein, wobei insbesondere bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeuges bei sehr niedrigen Außentemperaturen ein schnelles Auftauen der in der Schlauchleitung stehenden, gefrorenen Harnstoff-Wasser-Lösung sichergestellt sein muss. For the management of the urea-water solution from a tank for injection into the combustion gases usually Temperierungsmöglichkeit usually consisting of a polymer material hose is required because the urea-water solution has the disadvantage that they are due to their chemical composition freezes about -11 ° C. Therefore, as a rule, the hose must be designed to be heated, in particular at a cold start of the motor vehicle at very low ambient temperatures, a rapid thawing of standing in the hose line, frozen urea-water solution must be ensured.

Die Heizeinrichtung zur Beheizung des Mediums ist meist helixförmig um die Schlauchleitung gewickelt. Bei der entsprechenden Anordnung eines Widerstandsheizdrahtes besteht grundsätzlich das Problem, dass dessen elektrischer Widerstand mit ansteigender Schlauchleitungslänge immer weiter zunimmt und damit bei gleichbleibender Versorgungs-Spannung der durch den Widerstandsdraht fließende elektrische Strom entsprechend immer kleiner wird. Dies hat insgesamt zur Folge, dass abhängig von der Schlauchleitungslänge ein längenspezifischer Heizleiter zum Einsatz kommen muss. Bei einer Änderung der Schlauchleitungslänge müssen die Widerstandsdrähte des Heizleiters entpsrechend angepasst werden. Dadurch entsteht eine große Variantenvielfalt und eine aufwändige technische Auslegung der elektrischen Heizeinrichtung. The heating device for heating the medium is usually helically wound around the hose line. In the case of the corresponding arrangement of a resistance heating wire, there is fundamentally the problem that its electrical resistance increases continuously with increasing hose line length and accordingly, with constant supply voltage, the electric current flowing through the resistance wire becomes correspondingly smaller and smaller. This has the overall consequence that depending on the hose length a length-specific heating conductor must be used. If the hose length changes, the resistance wires of the heating conductor must be adapted accordingly. This creates a large variety of variants and a complex technical design of the electric heater.

In diesem Zusammenhang ist im Stand der Technik bereits beschrieben worden, mittels einer Parallelschaltung von elektrischen Widerständen dieses Problem zu umgehen. Ein entsprechender Ansatz findet sich beispielsweise in der DE 10 2014 005 094 A1 . In dieser Schrift ist eine entlang der Schlauchleitung verlaufende Heizbandlitze vorgesehen, wobei Nanopartikel als parallel geschaltete elektrische Widerstände fungieren. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass bei vorgegebener Bordspannung die individuelle Einstellung der spezifischen Heizleistung pro Längeneinheit über eine entsprechende Auswahl des Heizbandes erfolgen muss, was wiederum zu einer großen Variantenvielfalt und hohen Kosten führt. In this connection, it has already been described in the prior art to circumvent this problem by means of a parallel connection of electrical resistors. A similar approach can be found for example in the DE 10 2014 005 094 A1 , In this document, a Heizbandlitze running along the hose is provided, wherein nanoparticles act as parallel electrical resistors. The disadvantage of this solution is that for a given on-board voltage, the individual adjustment of the specific heating power per unit length must be made via an appropriate selection of the heating band, which in turn leads to a large variety of variants and high costs.

Aus der EP 2 664 835 B1 ist es bekannt, auf einen Innenschlauch eine elektrisch leitfähige Schicht aufzutragen, welche sodann von einem Stromleiter helixförmig umwickelt wird. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, dass einerseits der Auftrag einer flächendeckenden, elektrisch leitfähigen Schicht und andererseits auch hier die gezielte Einstellung einer spezifischen Heizleistung pro Längeneinheit Schlauch vergleichsweise aufwändig ist. From the EP 2 664 835 B1 It is known to apply an electrically conductive layer to an inner tube, which is then helically wrapped by a conductor. However, there is the disadvantage here that, on the one hand, the application of a surface-covering, electrically conductive layer and, on the other hand, the targeted setting of a specific heating power per unit length of hose is comparatively complicated.

Vor dem beschriebenen Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Medienleitung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, welche mit geringem Aufwand eine gezielte Einstellung des Wärmeeintrages pro Längeneinheit Schlauchleitung ermöglicht. Against the background described the invention has for its object to provide a media line with the features described above, which enables a targeted adjustment of the heat input per unit length hose line with little effort.

Ausgehend von einer Medienleitung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Heizvorrichtung eine sich lediglich bereichsweise über die Außenoberfläche der Schlauchleitung erstreckende Axialkomponente und eine, vorzugsweise schraubenförmig, um die Schlauchleitung gewickelte Wickelkomponente aufweist, die in Form einer Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass über die konstruktive Gestaltung bzw. Dimensionierung der Axialkomponente eine sehr einfache Einstellung der spezifischen Heizleistung möglich ist. Insbesondere kann über die Form und / oder die Größe der vorzugsweise strangförmigen Axialkomponente der Stromfluss gezielt eingestellt werden. Erfindungsgemäß gibt es zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten. Einerseits kann die Axialkomponente als elektrischer Widerstand und die Wickelkomponente als gegenüber dem elektrischen Widerstand elektrisch besser leitender elektrischer Leiter ausgebildet sein. Über die Geometrie, insbesondere den Leitungsquerschnitt und die Materialwahl der vorzugsweise strangförmigen Axialkomponente kann somit die Größe des elektrischen Widerstands und damit bei vorgegebener Spannung die einbringbare Heizleistung genau auf den konkreten Anwendungsfall abgestimmt werden. Bei dieser Ausführungsvariante übernimmt folglich die Wickelkomponente die Funktion der Stromversorgungsleitung bzw. der Stromversorgungsleitungen (im letzteren Fall werden durch die Wickelkomponente mehrere Stromkreise gebildet), während die Axialkomponente für den gewünschten Wärmeeintrag sorgt. Based on a media line with the features described above, this object is achieved in that the heater has only a portion of the outer surface of the hose extending axial component and a, preferably helically wound around the hose winding component, electrically connected in the form of a parallel circuit are. According to the invention it has been recognized that a very simple adjustment of the specific heating power is possible via the structural design or dimensioning of the axial component. In particular, the current flow can be adjusted in a targeted manner via the shape and / or the size of the preferably strand-shaped axial component. According to the invention, there are two different embodiments. On the one hand, the axial component can be designed as an electrical resistance and the winding component as an electrical conductor which is better electrically conductive than the electrical resistance. On the geometry, in particular the line cross-section and the choice of material of the preferably strand-shaped axial component thus the size of the electrical resistance and thus at a predetermined voltage, the recoverable heating power can be tailored to the specific application. In this embodiment, therefore, the winding component takes over the function of the power supply line or the power supply lines (in the latter case, several components are formed by the winding component), while the axial component provides for the desired heat input.

Alternativ hierzu liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass die Wickelkomponente als elektrischer Widerstand und die Axialkomponente als gegenüber dem elektrischen Widerstand elektrisch besser leitender elektrischer Leiter ausgebildet ist. In diesem Fall kann beispielsweise über die Anzahl separater Axialelemente der Axialkomponente, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben, die Anzahl der Stromkreise festgelegt werden (bei zwei Axialelementen eine Hin- und eine Rückleitung und somit ein Stromkreis, bei vier Axialelementen entsprechend zwei Stromkreise usw.). Bei dieser Ausführungsvariante übernimmt somit die Axialkomponente die Funktion der Stromversorgungsleitung bzw. der Stromversorgungsleitungen, während die Wickelkomponente für den gewünschten Wärmeeintrag sorgt. Alternatively, it is also within the scope of the invention that the winding component is designed as an electrical resistance and the axial component as compared to the electrical resistance electrically better conductive electrical conductor. In this case, for example, on the number of separate axial elements of the axial component, as described in more detail below, the number of circuits are set (two axial elements one way and one return and thus a circuit in four axial elements corresponding to two circuits, etc.). In this embodiment, therefore, the axial component assumes the function of the power supply line or the power supply lines, while the winding component provides the desired heat input.

Zweckmäßigerweise weist das Material des elektrischen Leiters eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 20·10⁶ A/(V·m), vorzugsweise mindestens 30·10⁶ A/(V·m) auf. Der elektrische Leiter kann beispielsweise aus einem oder mehreren Metalldrähten bestehen. Als Material für den elektrische Leiter kommen insbesondere Kupfer und/oder Aluminium infrage. Das Material des elektrischen Widerstands weist hingegen zweckmäßigerweise eine deutlich niedrigere elektrische Leitfähigkeit von höchstens 10·10⁶ A/(V·m) vorzugsweise höchstens 5·10⁶ A/(V·m), insbesondere höchstens 5·10⁴ A/(V·m), auf. Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass der elektrische Widerstand aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht. Die elektrische Leitfähigkeit kann hierbei beispielsweise durch die Einmischung von Ruß in das Kunststoffmaterial hergestellt werden. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, dass der elektrische Widerstand als Halbleiter gestaltet ist. Insbesondere kann der elektrische Widerstand eine lineare oder aber auch alternativ eine nicht lineare Kennlinie aufweisen und beispielsweise als PTC-Element mit einem positiven, nicht linearen Temperaturkoeffizienten ausgebildet sein. Ein derartiger PTC-Widerstand bewirkt, dass sich bei ansteigender Temperatur der Stromfluss aufgrund der mit der Temperatur stark ansteigenden Größe des elektrischen Widerstands automatisch reduziert und damit eine Überhitzung der Schlauchleitung vermieden wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass der elektrische Widerstand drahtförmig ausgebildet ist. Alternativ zum elektrisch leitfähigen Kunststoff kann der elektrische Widerstand aus einem Metall bestehen, z.B. Cu-ETP, CuNi2, CuNi6, CuNi23, CuNi44, NiCr3020, NiCr8020, NiCr6015, NiCr20AlSi, CuNi23Mn oder auch Kanthal, einer FeCrAl-Legierung. Conveniently, the material of the electrical conductor has an electrical conductivity of at least 20 · 10 ⁶ A / (V · m), preferably at least 30 · 10 ⁶ A / (V · m). The electrical conductor may for example consist of one or more metal wires. As a material for the electrical conductor in particular copper and / or aluminum come into question. Conversely, the material of electrical resistance advantageously has a significantly lower electrical conductivity of at most 10 · 10 ⁶ A / (V · m), preferably at most 5 · 10 ⁶ A / (V · m), in particular at most 5 · 10 ⁴ A / (V · M), up. In the context of the invention it is that the electrical resistance consists of an electrically conductive plastic. The electrical conductivity can be produced in this case, for example, by the incorporation of carbon black in the plastic material. Furthermore, it is within the scope of the invention that the electrical resistance is designed as a semiconductor. In particular, the electrical resistance can have a linear or else alternatively a non-linear characteristic and can be designed, for example, as a PTC element with a positive, non-linear temperature coefficient. Such a PTC resistor has the effect that, as the temperature rises, the current flow is automatically reduced due to the magnitude of the electrical resistance rising sharply with the temperature, thus avoiding overheating of the hose line. In the context of the invention, it is also that the electrical resistance is formed wire-shaped. As an alternative to the electrically conductive plastic, the electrical resistance may consist of a metal, for example Cu-ETP, CuNi2, CuNi6, CuNi23, CuNi44, NiCr3020, NiCr8020, NiCr6015, NiCr20AlSi, CuNi23Mn or Kanthal, an FeCrAl alloy.

Die Axialkomponente kann in die Schlauchleitung integriert, beispielsweise in die Außenwandung der Schlauchleitung eingebettet sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es insbesondere, dass die Axialkomponente mit der Schlauchleitung coextrudiert ist. Dies ermöglicht ein besonders kostengünstiges Herstellverfahren. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dass die Axialkomponente auf die Schlauchleitung nachträglich aufgetragen, beispielsweise auflackiert oder aufgesprüht wird. Zweckmäßigerweise besteht die Schlauchleitung aus einem polymeren Material. Im Rahmen der vorstehend genannten Coextrusion kann dann vorzugsweise die Axialkomponente aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehen, wie zuvor beschrieben. Es kann zweckmäßig sein, dass die Axialkomponente gegenüber der äußeren Oberfläche der Schlauchleitung erhaben ausgebildet ist, um eine sichere elektrische Kontaktierung mit der Wickelkomponente zu ermöglichen. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, dass die Axialkomponente nicht gegenüber der Außenoberfläche der Schlauchleitung nach außen vorsteht und bereits über eine entsprechend straffe Wicklung der Wickelkomponente eine sichere elektrische Kontaktierung hergestellt wird. The axial component can be integrated into the hose line, for example embedded in the outer wall of the hose line. In the context of the invention, it is particularly the case that the axial component is coextruded with the hose line. This allows a particularly cost-effective production process. Alternatively, it is also possible that the axial component is subsequently applied to the hose, for example, painted or sprayed. Conveniently, the hose is made of a polymeric material. In the context of the abovementioned coextrusion, the axial component can then preferably consist of electrically conductive plastic, as described above. It may be expedient that the axial component is designed to be raised in relation to the outer surface of the hose line, in order to enable reliable electrical contacting with the winding component. In the context of the invention, it is also the case that the axial component does not protrude outwards with respect to the outer surface of the hose line and a secure electrical contact is already produced via a correspondingly tight winding of the winding component.

Insbesondere kann die Axialkomponente aus mehreren umfangseitig voneinander beabstandeten, strangförmigen Axialelementen bestehen. So können beispielsweise zwei, drei, vier oder auch mehr, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Schlauchleitung verteilte, Axialkomponenten vorgesehen sein, die parallel zueinander entlang der Schlauchleitungsachse verlaufen. Zweckmäßigerweise verläuft die Axialkomponente parallel zur Schlauchleitungsachse. Der Querschnitt der Axialkomponente bzw. der einzelnen Axialelemente kann kreisförmig, ellipsenförmig oder aber auch als flaches Band ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise beträgt der gesamte Leitungsquerschnitt der Axialkomponente weniger als 20 mm², z.B. weniger als 10 mm², beispielsweise weniger als 5 mm². In particular, the axial component may consist of a plurality of peripherally spaced, strand-shaped axial elements. For example, two, three, four or more, preferably evenly distributed over the circumference of the hose, axial components may be provided which extend parallel to each other along the hose line axis. Conveniently, the axial component is parallel to the hose line axis. The cross section of the axial component or of the individual axial elements may be circular, elliptical or else designed as a flat band. Advantageously, the total line cross-section of the axial component is less than 20 mm ² , for example less than 10 mm ² , for example less than 5 mm ² .

Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass die elektrische Heizvorrichtung von einer äußeren Isolierschicht umgeben ist. So kann beispielsweise gemäß der erfindungsgemäßen Lehre die Schlauchleitung mit der Axialkomponente coextrudiert werden, danach online die Wickelkomponente aufgetragen werden und schließlich in einem weiteren, kontinuierlich an den Wickelvorgang anschließenden Prozess, die abschließende Isolierschicht aufgetragen werden. In the context of the invention, it is also the case that the electrical heating device is surrounded by an outer insulating layer. Thus, for example, according to the teachings of the invention, the tubing can be coextruded with the axial component, then the winding component is applied online and, finally, in a further, continuous to the winding process process, the final insulating layer are applied.

Die erfindungsgemäße Medienleitung weist zweckmäßigerweise an mindestens einem Schlauchleitungsende einen mit einer elektrischen Konnektor-Heizvorrichtung ausgestatteten Konnektor zum flüssigkeitsdichten Anschluss der Schlauchleitung an ein Aggregat auf. Bei diesem Aggregat kann es sich beispielsweise um einen Vorratstank, ein Pumpmodul, eine Einspritzdüse oder aber auch um eine weitere Schlauchleitung handeln. Im Stand der Technik werden die elektrische Heizvorrichtung zur Beheizung der Schlauchleitung und die Konnektor-Heizvorrichtung häufig in Reihe geschaltet. Dies hat zur Folge, dass der Stromfluss durch alle Komponenten identisch ist und daher alle entsprechenden Widerstände exakt aufeinander abgestimmt werden müssen. In der Regel hat der elektrische Widerstandsheizdraht eine Leistungsaufnahme von 5 bis 15 W pro Meter Schlauchleitung, wodurch im Stand der Technik die Dimensionierung des entsprechenden Widerstandsheizdrahtes häufig längenabhängig ist. Eine einzelne Konnektor-Heizvorrichtung hat hingegen unabhängig von der Schlauchleitungslänge eine Leistungsaufnahme von in der Regel 1–2 W. Aufgrund der Reihenschaltung müssen also bei diesem Stand der Technik die Komponenten Widerstandsheizdraht und Konnektor-Heizvorrichtung hinsichtlich Material und Geometrie vergleichsweise aufwendig optimal aufeinander abgestimmt werden, sodass sich die jeweiligen erforderlichen Heizleistungen auch tatsächlich einstellen. Dieser Optimierungsprozess muss bei jeder Veränderung der Schlauchleitungslänge erneut durchgeführt werden. Dies führt insgesamt zu einer sehr hohen Variantenvielfalt, von der auch die Konnektor-Heizvorrichtung betroffen ist, obwohl diese bei 1–2 W Leistungsaufnahme längenunabhängig spezifiziert ist. Im Rahmen der Erfindung kann nun jedoch die Konnektor-Heizvorrichtung an den elektrischen Leiter elektrisch angeschlossen werden. Folglich wird der Stromfluss durch die Konnektor-Heizvorrichtung von der Dimensionierung der elektrischen Heizvorrichtung für die Schlauchleitung, welche in der Regel maßgeblich von der Gestaltung des elektrischen Widerstands abhängt, nicht beeinflusst. D.h. es kann unabhängig von der Schlauchleitungslänge eine Dimensionierung der Konnektor-Heizvorrichtung erfolgen, welche an den elektrischen Leiter der Heizvorrichtung für die Schlauchleitung elektrisch angeschlossen ist. Die Dimensionierung / Spezifizierung der Heizeinrichtung für die Schlauchleitung erfolgt dann über die Gestaltung des entsprechenden elektrischen Widerstands. Sofern die Axialkomponente als elektrischer Widerstand ausgebildet ist, kann entsprechend über deren Dimensionierung der Wärmeeintrag in die Schlauchleitung festgelegt werden. The media line according to the invention expediently has at least one hose line end a connector equipped with an electrical connector heater for liquid-tight connection of the hose line to an aggregate. This unit may be, for example, a storage tank, a pump module, an injection nozzle or even a further hose line. In the prior art, the electric heater for heating the tubing and the connector heater are often connected in series. As a consequence, that the current flow through all components is identical and therefore all corresponding resistors must be matched exactly. As a rule, the electrical resistance heating wire has a power consumption of 5 to 15 W per meter of hose, whereby in the prior art the dimensioning of the corresponding resistance heating wire is often length-dependent. A single connector heater, however, regardless of the hose length has a power consumption of usually 1-2 W. Due to the series connection so in this prior art, the components Widerstandsheizdraht and connector heater with respect to material and geometry comparatively costly optimally matched, so that the respective required heating power actually set. This optimization process must be performed again whenever the hose length changes. Overall, this leads to a very high variety of variants, which also affects the connector heater, although this is specified independent of length for 1-2 W power consumption. In the context of the invention, however, now the connector heater can be electrically connected to the electrical conductor. Consequently, the current flow through the connector heater is unaffected by the dimensioning of the electrical heater for the tubing, which generally depends largely on the design of the electrical resistance. That is, regardless of the length of the hose line, the connector heater can be dimensioned, which is electrically connected to the electrical conductor of the heating device for the hose line. The dimensioning / specification of the heater for the hose then takes place via the design of the corresponding electrical resistance. If the axial component is designed as an electrical resistance, the heat input into the hose line can be defined accordingly via its dimensioning.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lehre anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch: In the following, the teaching of the invention is explained in detail with reference to a drawing representing only one embodiment. They show schematically:

1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Medienleitung; 1 a cross section through a media line according to the invention;

2 eine Längsansicht der in der 1 dargestellten Medienleitung; 2 a longitudinal view of the in the 1 illustrated media line;

3 ein elektrisches Ersatzschaltbild zu der in den 1 und 2 dargestellten Medienleitung, 3 an electrical equivalent circuit diagram to that in the 1 and 2 illustrated media line,

4 einen Fertigungsprozess zur Herstellung einer Medienleitung gemäß den 1 und 2 4 a manufacturing process for producing a media line according to the 1 and 2

5–8 ein zu den 1–4 alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung in analoger Darstellung 5 - 8th one to the 1 - 4 alternative embodiment of the invention in an analogous representation

9 ein erfindungsgemäße Medienleitung gemäß 1 und 2 mit zusätzlich endseitig angeschlossenen Konnektoren und 9 a media line according to the invention 1 and 2 with additionally end-connected connectors and

10 ein elektrisches Ersatzschaltbild zu der in 9 dargestellten Medienleitung. 10 an electrical equivalent circuit diagram to that in 9 illustrated media line.

Die 1 und 2 zeigen eine Medienleitung zum Transport einer Harnstoff-Wasser-Lösung 1. Die Medienleitung weist als innerste Schicht eine polymere Schlauchleitung 2 auf, so dass deren innere Oberfläche entsprechend mit der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 beaufschlagt wird. Ferner ist eine entlang der Schlauchleitung 2 verlaufende elektrische Heizvorrichtung 3 zur Beheizung der Schlauchleitung 2 vorgesehen. Die Heizvorrichtung 3 ist von einer äußeren Isolierschicht 4 umgeben. Einer vergleichenden Betrachtung der 1 und 2 ist zu entnehmen, dass die elektrische Heizvorrichtung 3 eine sich lediglich bereichsweise über die Außenoberfläche der Schlauchleitung 2 erstreckende Axialkomponente 5 und eine schraubenförmig um die Schlauchleitung 2 gewickelte Wickelkomponente 6 aufweist. Die Axialkomponente 5 und die Wickelkomponente 6 sind an ihren Kreuzungspunkten 7 elektrisch miteinander verbunden, so dass eine elektrische Parallelschaltung einzelner Abschnitte der Axialkomponente 5 vorliegt (s. 3). Anhand der 1 ist erkennbar, dass die Axialkomponente 5 in die Außenwandung der Schlauchleitung 2 eingebettet ist. Die Axialkomponente 5 besteht im Ausführungsbeispiel aus vier umfangsseitig gleichmäßig voneinander beabstandeten strangförmigen, mit der Schlauchleitung 2 coextrudierten Axialelementen 8. Die Axialelemente 8 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die strangförmigen Axialelemente 8 sind als elektrischer Widerstand ausgebildet und bestehen im Ausführungsbeispiel aus einem mit Ruß versetzten und daher elektrisch leitfähigen Kunststoff. Die Wickelkomponente 6 ist als elektrischer Leiter ausgebildet, welcher elektrischen Strom erheblich besser leitet als der elektrische Widerstand. Im Ausführungsbeispiel besteht die Wickelkomponente 6 aus zwei die Stromversorgungsleitung für die (von den Axialelementen 8 gebildeten) Widerstände R (s. 3) bildenden Metalldrähten 9, 9‘ aus Kupfer, wobei ein Draht 9 die Funktion der Hinleitung und der andere Draht 9‘ die Funktion der Rückleitung des elektrischen Stroms übernimmt. Die beiden Drähte 9, 9‘ weisen den axialen Abstand z zueinander auf, über den der elektrische Strom hinweg jeweils durch die aufgrund ihres elektrischen Widerstandes für die Beheizung der Schlauchleitung 2 sorgenden Axialelemente 8 geleitet wird. Die 3 zeigt, dass der von Axialkomponente 5 und Wickelkomponente 6 gebildete Stromkreis an eine Gleichstromquelle 10 angeschlossen ist, welche in den 1 und 2 nicht näher dargestellt ist. Auch hier ist erkennbar, dass die parallel geschalteten Widerstände R durch die Axialelemente 8 gebildet werden, wohingegen die Kupferdrähte 9, 9‘ als Stromversorgungsleitung für die Widerstände R dienen.The 1 and 2 show a media line to transport a urea-water solution 1 , The media line has a polymeric tubing as the innermost layer 2 on, so that its inner surface corresponding with the urea-water solution 1 is charged. Further, one is along the hose line 2 running electric heater 3 for heating the hose line 2 intended. The heater 3 is from an outer insulating layer 4 surround. A comparative consideration of 1 and 2 it can be seen that the electric heater 3 a only partially over the outer surface of the hose 2 extending axial component 5 and a helical around the tubing 2 wound winding component 6 having. The axial component 5 and the winding component 6 are at their crossroads 7 electrically connected to each other, so that an electrical parallel connection of individual portions of the axial component 5 is present (s. 3 ). Based on 1 it can be seen that the axial component 5 in the outer wall of the hose line 2 is embedded. The axial component 5 consists in the embodiment of four circumferentially equally spaced apart strand-shaped, with the hose 2 coextruded axial elements 8th , The axial elements 8th each have a circular cross-section. The rope-shaped axial elements 8th are designed as electrical resistance and consist in the embodiment of a staggered with carbon black and therefore electrically conductive plastic. The winding component 6 is designed as an electrical conductor, which conducts electrical current much better than the electrical resistance. In the exemplary embodiment, the winding component 6 from two the power supply line for (from the axial elements 8th formed) resistors R (s. 3 ) forming metal wires 9 . 9 ' made of copper, with a wire 9 the function of the forward line and the other wire 9 ' the function of the return of the electric current takes over. The two wires 9 . 9 ' have the axial distance z to each other, over which the electrical current away in each case by the due to their electrical resistance for heating the hose 2 caring axial elements 8th is directed. The 3 shows that of axial component 5 and winding component 6 formed circuit to a DC power source 10 affiliated which is in the 1 and 2 not shown in detail. Again, it can be seen that the resistors R connected in parallel through the axial elements 8th whereas the copper wires 9 . 9 ' serve as a power supply line for the resistors R.

Die 4 zeigt einen Fertigungsprozess zur Herstellung einer Medienleitung gemäß den 1 und 2. Zunächst wird in einem ersten Extruder 20 eine aus Polymermaterial 22, z.B. PA, bestehende Schlauchleitung 2 mit den als Widerstand ausgebildeten strangförmigen Axialelementen 8 aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 24 coextrudiert. Danach erfolgt in einer Wickelstation 30 die voneinander beabstandete Aufwicklung der beiden als Leiter fungierenden Kupferdrähte 9, 9‘ auf die Schlauchleitung 2. Anschließend wird in einem zweiten Extruder 40 die aus demselben Polymermaterial 22 wie die Schlauchleitung 2 bestehende Isolationsschicht 4 aufextrudiert. Einer Gesamtbetrachtung der 4 ist zu entnehmen, dass sämtliche Verfahrensschritte in den Stationen 20, 30 und 40 in einem gemeinsam kontinuierlichen Fertigungsverfahren erfolgen. Die so hergestellte Medienleitung wird dann in nachfolgenden, nicht dargestellten Nachbehandlungseinheiten (Abkühlung, Kalibrierung, etc.) fertiggestellt. The 4 shows a manufacturing process for producing a media line according to the 1 and 2 , First, in a first extruder 20 one made of polymer material 22 , eg PA, existing hose line 2 with the formed as a resistance strand-shaped axial elements 8th made of electrically conductive polymer material 24 coextruded. Then it takes place in a winding station 30 the spaced-apart winding of the two acting as a conductor of copper wires 9 . 9 ' on the hose line 2 , Subsequently, in a second extruder 40 made of the same polymer material 22 like the hose line 2 existing insulation layer 4 extruded. An overall view of the 4 It can be seen that all process steps in the stations 20 . 30 and 40 in a jointly continuous manufacturing process. The media line thus produced is then completed in subsequent, not shown, after-treatment units (cooling, calibration, etc.).

Alternativ zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 4 wird im Ausführungsbeispiel gemäß 5 bis 8 der elektrische Leiter durch die Axialelemente 8, 8‘ gebildet, wohingegen hier die Wickelkomponente 6 als elektrischer Widerstand in Form eines einzelnen schraubenförmig um die Schlauchleitung 2 gewickelten Widerstandsdrahtes 9‘‘ ausgebildet ist. Die 5 zeigt, dass vier umfangsseitig voneinander beabstandete Axialelemente 8, 8‘ vorgesehen sind, welche entsprechend zwei Stromversorgungsleitungen für die von einzelnen Abschnitten der Wickelkomponente 6 gebildeten, parallel geschalteten Widerstände R bilden (s. 7). Im Vergleich zur 1, 2 ist hier der Querschnitt der beispielsweise jeweils als Kupfer- oder Aluminiumdraht ausgebildeten Axialelemente 8, 8‘ deutlich kleiner, der Querschnitt des als elektrischer Widerstand ausgebildeten Drahtes 9‘‘ der Wickelkomponente 6 hingegen deutlich größer als die Querschnitte der Drähte 9 bzw. 9‘. Im Gegensatz zum Fertigungsprozess gemäß 4 laufen hier die Metalldrähte 8, 8‘ in den ersten Extruder 20 als vorgefertigte Komponenten ein (s. 8). Der in der Wickelstation 30 schraubenförmig aufgewickelte Widerstandsdraht 9‘‘ kann beispielsweise aus Kanthal bestehen. Wie dem Ersatzschaltbild gemäß 7 zu entnehmen ist, bilden hier nun die Axialelemente 8 die Stromversorgungsleitung für einen ersten Stromkreis und die Axialelemente 8‘ die Stromversorgungsleitung für einen weiteren Stromkreis. Die Widerstände R werden allesamt durch den einzelnen Widerstandsdraht 9‘‘ der Wickelkomponente 6 gebildet. Für die Beheizung ist hier der umfangsseitige Abstand s (und auch der Neigungswinkel α, mit dem der Widerstandsdraht 9‘‘ um die Schlauchleitung 2 gewickelt ist) der Axialelemente 8 bzw. 8‘ relevant, über den hinweg der elektrische Strom durch den gewickelten Widerstandsdraht 9‘‘ fließt. Alternative to the embodiment according to 1 to 4 is in the embodiment according to 5 to 8th the electrical conductor through the axial elements 8th . 8th' formed, whereas here the winding component 6 as an electrical resistance in the form of a single helical around the hose line 2 wound resistance wire 9 '' is trained. The 5 shows that four circumferentially spaced axial elements 8th . 8th' are provided, which according to two power supply lines for the individual sections of the winding component 6 formed, parallel resistors R form (s. 7 ). In comparison to 1 . 2 Here is the cross section of the example, each formed as a copper or aluminum wire axial elements 8th . 8th' significantly smaller, the cross section of the formed as an electrical resistance wire 9 '' the winding component 6 however, significantly larger than the cross sections of the wires 9 respectively. 9 ' , In contrast to the manufacturing process according to 4 here run the metal wires 8th . 8th' in the first extruder 20 as prefabricated components (s. 8th ). The one in the winding station 30 helically wound resistance wire 9 '' can for example consist of Kanthal. As the equivalent circuit diagram 7 can be seen here, now form the axial elements 8th the power supply line for a first circuit and the axial elements 8th' the power supply line for another circuit. The resistors R are all through the single resistance wire 9 '' the winding component 6 educated. For heating here is the circumferential distance s (and also the inclination angle α, with the resistance wire 9 '' around the hose line 2 is wound) of the axial elements 8th respectively. 8th' relevant, across the electrical current through the wound resistance wire 9 '' flows.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 9, 10 ist bei der in den 1, 2 dargestellten Medienleitung an beiden Schlauchleitungsenden jeweils ein mit einer elektrischen, mäanderförmig ausgebildeten Konnektor-Heizvorrichtung 11, 12 ausgestatteter Konnektor 13 zum flüssigkeitsdichten Anschluss der Schlauchleitung 2 an ein Aggregat vorgesehen. Weiterhin ist erkennbar, dass die beiden gewickelten Metalldrähte 9, 9‘ zur Stromversorgung an einen elektrischen Anschlussstecker 14 zur Herstellung der Verbindung mit der Gleichstromquelle 10 angeschlossen sind. Die beiden Konnektor-Heizvorrichtungen 11, 12 sind zur Stromversorgung in Form einer Parallelschaltung jeweils an den elektrischen Leiter, hier also die beiden Drähte 9, 9‘ der Wickelkomponente der elektrischen Heizvorrichtung 3 zur Beheizung der Schlauchleitung 2 angeschlossen und weisen den elektrischen Widerstand R_K11 bzw. R_K12 auf (s. 10). Die elektrische Parallelschaltung der Konnektor- Heizvorrichtungen 11, 12 ermöglicht eine von der Gestaltung der Heizvorrichtung 3 unabhängige Auslegung dieser Komponenten 11, 12; insbesondere können die Konnektor-Heizvorrichtungen 11, 12 unabhängig von der Gesamtlänge L der Schlauchleitung 2 ausgelegt werden. In the embodiment according to 9 . 10 is in the in the 1 . 2 shown media line at both hose line ends in each case one with an electric, meander-shaped connector heating device 11 . 12 equipped connector 13 for liquid-tight connection of the hose line 2 provided to an aggregate. Furthermore, it can be seen that the two wound metal wires 9 . 9 ' for power supply to an electrical connector 14 for making the connection to the DC power source 10 are connected. The two connector heaters 11 . 12 are for power supply in the form of a parallel connection in each case to the electrical conductor, in this case the two wires 9 . 9 ' the winding component of the electric heater 3 for heating the hose line 2 connected and have the electrical resistance R _K11 and R _K12 (s. 10 ). The electrical parallel connection of the connector heaters 11 . 12 allows one of the design of the heater 3 independent design of these components 11 . 12 ; In particular, the connector heaters 11 . 12 regardless of the total length L of the hose 2 be interpreted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/154350 A1 [0002]
DE 102014005094 A1 [0005]
EP 2664835 B1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 70070 [0002]

Claims

Media line, in particular for transporting a urea-water solution ( 1 ), with - a hose line ( 2 ) for media transport, - at least one along the hose line ( 2 ) extending electrical heating device ( 3 ) for heating the hose line ( 2 ), characterized in that the heating device ( 3 ) a only partially over the outer surface of the hose ( 2 ) extending axial component ( 5 ) and one, preferably helically, around the tubing ( 2 ) wound winding component ( 6 ), which are electrically connected together in the form of a parallel connection.

Media line according to claim 1, characterized in that the axial component ( 5 ) as electrical resistance and the winding component ( 6 ) Is formed as compared to the electrical resistance electrically better conductive electrical conductor.

Media line according to claim 1, characterized in that the winding component ( 6 ) as electrical resistance and the axial component ( 5 ) Is formed as compared to the electrical resistance electrically better conductive electrical conductor.

Media line according to claim 2 or 3, characterized in that the material of the electrical conductor has an electrical conductivity of at least 20 · 10 ⁶ A / (V · m), preferably at least 30 · 10 ⁶ A / (V · m).

Media line according to claim 4, characterized in that the electrical conductor consists of copper or aluminum.

Media line according to one of claims 2 to 5, characterized in that the material of the electrical resistance has an electrical conductivity of at most 10 · 10 ⁶ A / (V · m), preferably at most 5 · 10 ⁶ A / (V · m) ,

Media line according to one of claims 2 to 6, characterized in that the electrical resistance consists of an electrically conductive plastic.

Media line according to one of claims 1 to 7, characterized in that the axial component ( 5 ) with the hose line ( 2 ) is coextruded.

Media line according to one of claims 1 to 8, characterized in that the axial component ( 5 ) in the outer wall of the hose ( 2 ) is embedded.

Media line according to one of claims 1 to 9, characterized in that the axial component ( 5 ) of a plurality of circumferentially spaced apart strand-shaped axial elements ( 8th ) consists.

Media line according to one of claims 1 to 10, characterized in that the electric heating device ( 3 ) of an outer insulating layer ( 4 ) is surrounded.

Media line according to one of claims 2 to 11, characterized in that at least one hose line end with an electrical connector heater ( 11 . 12 ) connector ( 13 ) for liquid-tight connection of the hose line ( 2 ) to an aggregate and the connector heater ( 11 . 12 ) is electrically connected to the power supply to the electrical conductor.