DE102018212875A1

DE102018212875A1 - PTC plastic heating structure for hose applications

Info

Publication number: DE102018212875A1
Application number: DE102018212875.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Huber
Original assignee: ContiTech Schlauch GmbH
Current assignee: ContiTech Schlauch GmbH
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Hohlkörper aus Kunststoff, wobei der Hohlkörper oder ein Teil des Hohlkörpers als ein Kaltleiter ausgebildet ist, der durch einen mit elektrisch leitfähigem Material befüllten Kunststoff gebildet ist, und der Hohlkörper für die Verbindung mit einer Stromquelle mit mindestens zwei elektrischen Kontaktanschlüssen versehen ist, die an mindestens zwei verschiedenen Stellen mit dem Kaltleiter kontaktiert sind.Der beheizbare Hohlkörper eignet sich zur Erwärmung von in dem Hohlkörper befindlichen Fluiden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Hohlkörper um einen Schlauch.The invention relates to a heatable hollow body made of plastic, wherein the hollow body or a part of the hollow body is designed as a PTC thermistor, which is formed by a plastic filled with electrically conductive material, and the hollow body is provided with at least two electrical contact connections for connection to a power source which are in contact with the PTC thermistor at at least two different locations. The heatable hollow body is suitable for heating fluids located in the hollow body. The hollow body is preferably a hose.

Description

Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Hohlkörper, insbesondere einen beheizbaren Schlauch, der insbesondere für Anwendungen im Fahrzeug- und Industriebereich geeignet ist.The invention relates to a heatable hollow body, in particular a heatable hose, which is particularly suitable for applications in the automotive and industrial sectors.

Es sind Hohlkörper zum Transport bzw. zur Speicherung von flüssigen, gasförmigen oder pastösen Medien bekannt, die elektrisch beheizbar sind. Hierdurch kann z.B. beim Transport bzw. bei der Speicherung des Mediums eine vorbestimmte Temperatur erreicht werden. Dies kann z.B. zur Vermeidung des Einfrierens der Medien oder zur Verringerung der Viskosität der Medien nützlich sein.Hollow bodies for transporting or storing liquid, gaseous or pasty media are known which are electrically heated. This can e.g. a predetermined temperature can be reached during transport or storage of the medium. This can e.g. be useful to avoid media freezing or to reduce the viscosity of the media.

Ein bekanntes Verfahren zur Beheizung von Schläuchen ist z.B. der Einbau eines. Heizleiters, z.B. in Form einer Heizwendel, in den Schlauch, mit dem zuerst der Schlauch und dann das darin befindliche Fluid erwärmt werden kann. Dies führt dazu, dass eine größere Menge an Wärmeenergie verschwendet wird, um den Schlauch aufzuwärmen, bevor das Fluid erhitzt wird. Es wird davon ausgegangen, dass bis zu 50 % der Energie nicht zum Fluid gelangen, u.a., weil der Kunststoff des Schlauches keine ideale Wärmeleitfähigkeit aufweist. Der Heizleiter selbst ist aus einer Metallstruktur, an die eine elektrische Spannung angelegt werden kann, wodurch sich der Heizleiter erwärmt. Kommt es zum Bruch des Heizleiters, ist die Funktion nicht mehr gewährleistet.A known method for heating hoses is e.g. the installation of a. Heating conductor, e.g. in the form of a heating coil, into the hose, with which the hose and then the fluid contained therein can be heated. As a result, a greater amount of thermal energy is wasted heating up the hose before the fluid is heated. It is assumed that up to 50% of the energy does not reach the fluid, among other things because the plastic of the hose does not have ideal thermal conductivity. The heating conductor itself is made of a metal structure to which an electrical voltage can be applied, as a result of which the heating conductor heats up. If the heating conductor breaks, the function is no longer guaranteed.

Desweiteren verkompliziert der Einbau eines Heizleiters die Herstellung des Schlauchs. Es ist auch erforderlich, die Heizleiter sicher gegen Korrosionsphänomene zu schützen, etwa durch eine Ummantelung, was sehr aufwendig ist.Furthermore, the installation of a heating conductor complicates the manufacture of the hose. It is also necessary to securely protect the heating conductors against corrosion phenomena, for example by means of a jacket, which is very expensive.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elektrisch beheizbaren Hohlkörper aus Kunststoff, insbesondere einen elektrisch beheizbaren Schlauch, bereitzustellen, der eine verbesserte Wärmeeffizienz aufweist und eine verringerte Empfindlichkeit der Heizfunktion gegenüber Beschädigungen oder Beeinträchtigungen des Hohlkörpers zeigt. Die Erwärmung soll sicher sein und eine genaue Temperaturregelung ermöglichen.The object of the invention is to provide an electrically heatable hollow body made of plastic, in particular an electrically heatable hose, which has improved thermal efficiency and shows a reduced sensitivity of the heating function to damage or impairments of the hollow body. The heating should be safe and allow precise temperature control.

Desweiteren solle ein möglichst einfacher Aufbau des Hohlkörpers mit möglichst wenigen zusätzlichen Komponenten vorliegen und der beheizbare Hohlkörper soll leicht und im Wesentlichen über übliche Verfahrensschritte hergestellt werden können.Furthermore, the structure of the hollow body should be as simple as possible with as few additional components as possible, and the heatable hollow body should be able to be produced easily and essentially using conventional method steps.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß überraschenderweise durch einen beheizbaren Hohlkörper aus Kunststoff gelöst, wobei der Hohlkörper oder ein Teil des Hohlkörpers als ein Kaltleiter ausgebildet ist, der durch einen mit elektrisch leitfähigem Material befüllten Kunststoff gebildet ist, und der Hohlkörper für die Verbindung mit einer Stromquelle mit mindestens zwei elektrischen Kontaktanschlüssen versehen ist, die an mindestens zwei verschiedenen Stellen mit dem Kaltleiter kontaktiert sind.This object was surprisingly achieved according to the invention by a heatable hollow body made of plastic, the hollow body or part of the hollow body being designed as a PTC thermistor which is formed by a plastic filled with electrically conductive material, and the hollow body for connection to a power source with at least two electrical contact connections are provided which are contacted with the PTC thermistor at at least two different points.

Durch den erfindungsgemäßen beheizbaren Hohlkörper werden insbesondere folgende Vorteile erzielt:

• Der als Heizelement dienende Kaltleiter ist direkt in dem Hohlkörper, insbesondere dem Schlauchmaterial, integriert. Der Kaltleiter bildet einen integralen Bestandteil des Hohlkörpers bzw. des Schlauches.
• Da das Material des Kaltleiters abriebfest ist, kann der Kaltleiter direkt in Kontakt mit dem im Hohlkörper befindlichen Fluid sein, und es können dennoch viele Fluide befördert werden. Ein Abtrag des Kaltleiters durch das Fluid mindert zwar die Heizleistung graduell, die Heizfunktion geht aber nicht vollständig verloren. Der Kaltleiter kann somit den inneren Bereich oder die Innenlage des Hohlkörpers in unmittelbarem Kontakt mit dem Innenraum des Hohlkörpers bzw. dem darin befindlichen Fluid bilden.
• Die Heizfunktion ist selbst dann gewährleistet, wenn der Hohlkörper oder der Kaltleiter einen Bruch erleidet, z.B. durch Quetschung oder Einschnitt, solange zwischen den beiden Kontaktanschlüssen (Plus- und Minuspol) noch eine direkte Verbindung über den Kaltleiter besteht.
• Eine Temperaturerhöhung führt zu einer starken Erhöhung des elektrischen Widerstands im Kaltleiter. Dies bewirkt eine gewisse Selbstregulierung des Systems und ermöglicht z.B.:
- - eine selbsttätige Beibehaltung einer bestimmten Temperatur
- - die Vermeidung des Durchbrennens, wodurch der Einsatz in sicherheitskritischen Bereichen möglich wird.
• Die Temperaturregelung im Material ist unabhängig von Umwelteinflüssen, wie z.B. der Außentemperatur; sie ist generell nur von der eingebrachten elektrischen Leistung abhängig. Dies ermöglicht eine genaue Temperaturregelung.
• Da der Kaltleiter als Wärmequelle integraler Bestandteil des Hohlkörpers ist und in unmittelbaren Kontakt mit dem enthaltenen Fluid stehen kann, ergibt sich eine gute Nutzung der eingebrachten elektrischen Energie für die Erwärmung, so dass sich eine verbesserte Wärmeeffizienz ergibt.

The following advantages are achieved in particular by the heatable hollow body according to the invention:

• The PTC thermistor, which serves as the heating element, is integrated directly in the hollow body, in particular the hose material. The PTC thermistor forms an integral part of the hollow body or the hose.
• Since the PTC thermistor material is wear-resistant, the PTC thermistor can be in direct contact with the fluid in the hollow body, and many fluids can still be transported. Removal of the PTC thermistor by the fluid gradually reduces the heating output, but the heating function is not completely lost. The PTC thermistor can thus form the inner region or the inner layer of the hollow body in direct contact with the interior of the hollow body or the fluid located therein.
• The heating function is guaranteed even if the hollow body or the PTC thermistor breaks, eg due to crushing or cuts, as long as there is a direct connection between the two contact connections (positive and negative pole) via the PTC thermistor.
• An increase in temperature leads to a sharp increase in the electrical resistance in the PTC thermistor. This results in a certain self-regulation of the system and enables, for example:
- - an automatic maintenance of a certain temperature
- - the avoidance of burnout, which enables the use in safety-critical areas.
• The temperature control in the material is independent of environmental influences, such as the outside temperature; it is generally only dependent on the electrical power input. This enables precise temperature control.
• Since the PTC thermistor is an integral part of the hollow body as a heat source and can be in direct contact with the fluid contained, there is a good use of the electrical energy introduced for heating, so that there is improved heat efficiency.

Bevorzugte Ausführungsformen des beheizbaren Hohlkörpers sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Im Folgenden wird die Erfindung im Einzelnen erläutert.Preferred embodiments of the heatable hollow body are in the dependent Claims specified. The invention is explained in detail below.

Kaltleiter sind in der Technik bekannt. Sie werden auch als PTC-Widerstände oder PTC-Thermistoren bezeichnet. PTC ist die Abkürzung für den englischen Ausdruck „Positive Temperature Coefficient“ (positiver Temperaturkoeffizient). Kaltleiter sind Materialien, deren elektrischer (ohmscher) Widerstand temperaturabhängig ist. Insbesondere sind Kaltleiter stromleitende Materialien, die bei tieferen Temperaturen den Strom besser leiten können als bei höheren Temperaturen. Ihr elektrischer Widerstand vergrößert sich mit steigender Temperatur.PTC thermistors are known in the art. They are also known as PTC resistors or PTC thermistors. PTC is the abbreviation for the English expression "Positive Temperature Coefficient". PTC thermistors are materials whose electrical (ohmic) resistance is temperature-dependent. In particular, PTC thermistors are conductive materials that can conduct electricity better at lower temperatures than at higher temperatures. Their electrical resistance increases with increasing temperature.

Als Basis wird der PTC-Effekt verwendet, welcher durch ein leitfähiges Polymermaterial in Kombination mit elektrischer Energie ausgelöst wird. Der erfindungsgemäß eingesetzte Kaltleiter wird durch einen Kunststoff gebildet, der mit elektrisch leitfähigem Material befüllt ist. Aufgrund der verwendeten Materialmischung kann eine Heizfunktionalität in beliebiger Form und/oder Struktur abbildet werden.The PTC effect is used as a basis, which is triggered by a conductive polymer material in combination with electrical energy. The PTC thermistor used in accordance with the invention is formed by a plastic which is filled with electrically conductive material. Due to the material mix used, a heating functionality can be mapped in any shape and / or structure.

Beim Betrieb sind zwei Kontaktanschlüsse des Hohlkörpers mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, wobei ein Kontaktanschluss den Pluspol bildet und der andere Kontaktanschluss den Minuspol. Dabei wird ein Gleichstrom an die Kontaktanschlüsse angelegt. Der elektrische Strom fließt durch den Kaltleiter, wodurch sich dieser erwärmt. Der Kaltleiter wird somit zur Wärmequelle, über die ein im Hohlkörper befindliches Fluid erwärmt werden kann.During operation, two contact connections of the hollow body are connected to an electrical voltage source, one contact connection forming the positive pole and the other contact connection forming the negative pole. A direct current is applied to the contact connections. The electrical current flows through the PTC thermistor, causing it to heat up. The PTC thermistor thus becomes a heat source via which a fluid located in the hollow body can be heated.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Eigenschaften des Kaltleiters bewirkt das Anlegen eines elektrischen Stroms einer Temperaturerhöhung des Kaltleiters, wodurch sich sein elektrischer Widerstand vergrößert und damit der Stromfluss reduziert wird. Der reduzierte Stromfluss führt zu einer reduzierten Wärmeerzeugung, so dass die Temperatur schließlich nicht weiter ansteigt und sogar sinken kann. Eine sinkende Temperatur führt wiederum zu Verringerung des elektrischen Widerstands des Kaltleiters und damit zur Erhöhung der Heizleistung. Daraus ergibt sich ein selbstregulierendes Beheizungssystem.Due to the properties of the PTC thermistor described above, the application of an electrical current causes the PTC thermistor to rise in temperature, which increases its electrical resistance and thus reduces the current flow. The reduced flow of electricity leads to reduced heat generation, so that the temperature does not continue to rise and can even decrease. A falling temperature in turn leads to a reduction in the electrical resistance of the PTC thermistor and thus to an increase in heating power. This results in a self-regulating heating system.

Der beheizbare Hohlkörper ist somit ein elektrisch beheizbarer Hohlkörper. Der beheizbare Hohlkörper eignet sich insbesondere zum Transport und/oder zur Speicherung eines Fluids. Bei dem Fluid kann es sich z.B. um irgendein beliebiges flüssiges, gasförmiges oder pastöses Medium handeln. Beispiele für Fluide sind z.B. Wasser, Öle, Kraftstoffe, wie Benzin oder Diesel, organische Lösungsmittel, wässrige Harnstofflösungen oder Gase, wobei das Fluid auch in dem Medium gelöste und/oder dispergierte Bestandteile aufweisen kann.The heatable hollow body is thus an electrically heatable hollow body. The heatable hollow body is particularly suitable for transporting and / or storing a fluid. The fluid can e.g. be any liquid, gaseous or pasty medium. Examples of fluids are e.g. Water, oils, fuels such as gasoline or diesel, organic solvents, aqueous urea solutions or gases, the fluid also being able to have constituents dissolved and / or dispersed in the medium.

Der elektrisch beheizbare Hohlkörper ist aus Kunststoff. Der Hohlkörper kann ein beliebiger Hohlkörper sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der beheizbare Hohlkörper ein Schlauch, ein Tank, ein Verbindungsstück oder ein Teil davon, wobei es sich bevorzugt um einen Schlauch oder ein Teil davon handelt, wobei der Hohlkörper insbesondere für Fahrzeug- oder Industrieanwendungen geeignet ist.The electrically heated hollow body is made of plastic. The hollow body can be any hollow body. In a preferred embodiment, the heatable hollow body is a hose, a tank, a connecting piece or a part thereof, wherein it is preferably a hose or a part thereof, the hollow body being particularly suitable for vehicle or industrial applications.

Der Schlauch kann z.B. ein Fahrzeugschlauch, insbesondere ein Kraftfahrzeugschlauch, oder ein Industrieschlauch sein. Der Schlauch eignet sich z.B. als luftführender Schlauch, z.B. Ladeluftschlauch, Rußpartikelfilterschlauch, Steuerschlauch, und insbesondere als Kraftstoffschlauch, einschließlich Dieselschlauch, SCR-Schlauch, oder Ölschlauch, wie z.B. Turboladerkühlungsschlauch. SCR-Schläuche werden bei einer Technik zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen durch selektive katalytische Reduktion (SCR) eingesetzt, bei der wässrige Harnstofflösungen verwendet werden.The hose can e.g. a vehicle hose, in particular a motor vehicle hose, or an industrial hose. The hose is suitable e.g. as an air-guiding hose, e.g. Charge air hose, soot particle filter hose, control hose, and in particular as a fuel hose, including diesel hose, SCR hose, or oil hose, such as e.g. Turbocharger cooling hose. SCR hoses are used in a technique for reducing nitrogen oxides in exhaust gases by means of selective catalytic reduction (SCR), in which aqueous urea solutions are used.

Der Tank kann z.B. ein Fahrzeugtank, insbesondere ein Kraftfahrzeugtank, oder ein Industrietank sein. Der Tank ist z.B. ein Kraftfahrzeugtank, ein Öltank oder ein SCR-Tank. Das Verbindungsstück dient z.B. zur Verbindung von zwei Hohlkörpern, z.B. von zwei Schläuchen oder einem Schlauch und einem Tank, wobei ein Fluid durch das Verbindungsstück von dem einem Hohlkörper zu dem anderen Hohlkörper transportiert werden kann.The tank can e.g. a vehicle tank, in particular a motor vehicle tank, or an industrial tank. The tank is e.g. a motor vehicle tank, an oil tank or an SCR tank. The connector serves e.g. for connecting two hollow bodies, e.g. of two hoses or a hose and a tank, wherein a fluid can be transported through the connecting piece from one hollow body to the other hollow body.

Der beheizbare Hohlkörper aus Kunststoff kann als Ganzes als Kaltleiter ausgebildet sein. Alternativ kann nur ein Teil des Hohlkörpers als ein Kaltleiter ausgebildet sein. Der beheizbare Hohlkörper, insbesondere der beheizbare Schlauch, kann ein einlagiger oder mehrlagiger beheizbarer Hohlkörper sein.The heatable hollow body made of plastic as a whole can be designed as a PTC thermistor. Alternatively, only part of the hollow body can be designed as a PTC thermistor. The heatable hollow body, in particular the heatable hose, can be a single-layer or multi-layer heatable hollow body.

Sofern der beheizbare Hohlkörper nur zum Teil als Kaltleiter ausgebildet ist, kann der als Kaltleiter ausgebildete Teil des Hohlkörpers ein Abschnitt des Hohlkörpers oder, bei einem mehrlagigen Hohlkörper, eine Lage des Hohlkörpers sein, wobei die Lage bevorzugt die innere Lage des Hohlkörpers im Kontakt zum Innenraum des Hohlkörpers ist. Es kann aber auch eine andere Lage des Hohlkörpers, insbesondere mehrlagigen Schlauchs, z.B. die äußere Lage, als Kaltleiter ausgebildet sein. Es können auch mehr als eine Lage und gegebenenfalls alle Lagen als Kaltleiter ausgebildet sein.If the heatable hollow body is only partially designed as a PTC thermistor, the part of the hollow body designed as a PTC thermistor can be a section of the hollow body or, in the case of a multilayer hollow body, a layer of the hollow body, the layer preferably being the inner layer of the hollow body in contact with the interior of the hollow body. Another layer of the hollow body, in particular multi-layer hose, e.g. the outer layer, be designed as a PTC thermistor. More than one layer and, if appropriate, all layers can also be designed as a PTC thermistor.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der beheizbare Hohlkörper ein Schlauch, wobei der ganze Schlauch als Kaltleiter ausgebildet ist oder, bei einem mehrlagigen Schlauch, eine Lage des Schlauchs als Kaltleiter ausgebildet ist oder ein Abschnitt des Schlauchs als Kaltleiter ausgebildet ist. Sofern bei einem mehrlagigen Schlauch eine Lage als Kaltleiter ausgebildet ist, ist bevorzugt die innere Lage des Schlauchs im Kontakt zum Innenraum des Schlauchs als Kaltleiter ausgebildet. Sofern nur ein Abschnitt eines Schlauchs als Kaltleiter ausgebildet ist, kann es sich bei dem Abschnitt z.B. um eine Teillänge des Schlauchs handelt. Eine solche Ausführungsform kann z.B. hergestellt werden, indem ein als Kaltleiter ausgebildetes Schlauchstück an einem oder beiden Enden mit einem oder zwei nicht als Kaltleiter ausgebildeten Schlauchstücken verbunden wird, z.B. durch Vulkanisation, Schlauchmanschette oder Klebedichtung.In a preferred embodiment, the heatable hollow body is a hose, the entire hose being a PTC thermistor or, in the case of a multi-layer hose, a layer of the hose being a PTC thermistor or a section of the hose being a PTC thermistor. If a layer is designed as a PTC thermistor in a multi-layer hose, this is preferred inner layer of the hose in contact with the interior of the hose is designed as a PTC thermistor. If only a section of a hose is designed as a PTC thermistor, the section can be, for example, a partial length of the hose. Such an embodiment can be produced, for example, by connecting a piece of tubing designed as a PTC thermistor at one or both ends to one or two tubing pieces not designed as a PTC thermistor, for example by vulcanization, a hose collar or an adhesive seal.

Der Kaltleiter wird durch einen Kunststoff gebildet, der mit einem elektrisch leitfähigen Material befüllt ist, d.h. der Kaltleiter ist ein Kunststoff, der ein elektrisch leitfähiges Material enthält.The PTC thermistor is formed by a plastic which is filled with an electrically conductive material, i.e. the PTC thermistor is a plastic that contains an electrically conductive material.

Als elektrisch leitfähiges Material kann jedes beliebige Material gewählt werden, das in der Technik bekannt ist. In der Regel handelt es sich um ein festes, bevorzugt pulverförmiges elektrisch leitfähiges Material. Bevorzugt ist das elektrisch leitfähige Material ausgewählt aus Ruß, Metallpulver, Graphen, Kohlefasern, Kohlenstoffnanoröhren oder einer Mischung davon, wobei Ruß bevorzugt ist. Bei dem Ruß handelt es sich insbesondere um einen Leitfähigkeitsruß. Ein Beispiel für Metallpulver ist Kupferpulver. Es können gegebenenfalls ein oder mehrere Typen von elektrisch leitfähigem Material verwendet werden, z.B. zwei oder mehrere unterschiedliche Rußsorten.Any material that is known in the art can be selected as the electrically conductive material. As a rule, it is a solid, preferably powdered, electrically conductive material. The electrically conductive material is preferably selected from carbon black, metal powder, graphene, carbon fibers, carbon nanotubes or a mixture thereof, carbon black being preferred. The carbon black is in particular a conductivity carbon black. An example of metal powder is copper powder. One or more types of electrically conductive material may be used, e.g. two or more different types of carbon black.

Der Kunststoff, der mit dem elektrisch leitfähigen Material befüllt ist, und den Kaltleiter bildet, kann z.B. ausgewählt sein aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, mindestens einem elastomeren Polymer oder einer Mischung davon. Der Kunststoff, der mit dem elektrisch leitfähigen Material befüllt ist, ist besonders bevorzugt ausgewählt aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, welches bevorzugt ein Polyolefin oder Polyamid ist. Bevorzugte Beispiele für thermoplastische Polyolefine sind Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Copolymere, Polymethylpenten, Polyisobutylen und Polybutylen.The plastic, which is filled with the electrically conductive material and forms the PTC thermistor, can e.g. be selected from at least one thermoplastic polymer, at least one elastomeric polymer or a mixture thereof. The plastic which is filled with the electrically conductive material is particularly preferably selected from at least one thermoplastic polymer, which is preferably a polyolefin or polyamide. Preferred examples of thermoplastic polyolefins are polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymers, polymethylpentene, polyisobutylene and polybutylene.

Der Kaltleiter basiert bevorzugt auf mindestens einem thermoplastischen Polymer, in dem das elektrisch leitfähige Material eingemischt ist, da durch den Thermoplasten (z.B. im Vergleich zum Einsatz von elastomeren Polymeren) ein starker PTC-Effekt erzielt werden kann, d.h. der spezifische elektrische Widerstand erhöht sich stark mit steigender Temperatur. Dies bewirkt eine starke Selbstregulierung der Erwärmung.The PTC thermistor is preferably based on at least one thermoplastic polymer in which the electrically conductive material is mixed, since a strong PTC effect can be achieved by the thermoplastic (e.g. compared to the use of elastomeric polymers), i.e. the specific electrical resistance increases sharply with increasing temperature. This causes a strong self-regulation of the warming.

Der Kunststoff, der mit dem elektrisch leitfähigen Material befüllt ist, und den Kaltleiter bildet, kann gegebenenfalls alternativ ausgewählt sein aus mindestens einem elastomeren Polymer oder mindestens einem thermoplastischen Polymer und mindestens einem elastomeren Polymer. Das ist aber nicht bevorzugt. Als elastomere Polymere eignen sich übliche Gummisorten. Das Gummi kann aus einer üblichen Kautschukzusammensetzung gebildet sein.The plastic, which is filled with the electrically conductive material and forms the PTC thermistor, may optionally alternatively be selected from at least one elastomeric polymer or at least one thermoplastic polymer and at least one elastomeric polymer. But that is not preferred. Common types of rubber are suitable as elastomeric polymers. The rubber can be formed from a conventional rubber composition.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kaltleiter aus einem oder mehreren mit Ruß gefüllten thermoplastischen Polymeren, insbesondere einem oder mehreren mit Ruß gefüllten Polyolefinen oder einem oder mehreren mit Ruß gefüllten Polyamiden, gebildet. Besonders bevorzugt ist ein Polyolefin-Ruß-Komposit.In a particularly preferred embodiment, the PTC thermistor is formed from one or more thermoplastic polymers filled with carbon black, in particular one or more polyolefins filled with carbon black or one or more polyamides filled with carbon black. A polyolefin-carbon black composite is particularly preferred.

Durch die Art des elektrisch leitfähigem Materials und dessen Anteil im Kaltleiter kann der spezifischen elektrische Widerstand des Kaltleiters eingestellt werden, z.B. auf 10 Ohm cm oder mehr bei 20°C. Dies führt dazu, dass man über einen definierten elektrischen Energieeintrag die gewünschte Temperatur einstellen kann, um schließlich das im Hohlkörper befindliche Fluid auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen. Dies ist als materialintrinischer Regelkreis bekannt, welcher auch definiert ist über P = U²/R, wobei P = Leistung, U = Spannung und R = Widerstand.The specific electrical resistance of the PTC thermistor can be set, for example to 10 ohm cm or more at 20 ° C., by the type of electrically conductive material and its proportion in the PTC thermistor. This means that the desired temperature can be set via a defined electrical energy input, in order to finally heat the fluid in the hollow body to a certain temperature. This is known as a material-intrinsic control loop, which is also defined via P = U ² / R, where P = power, U = voltage and R = resistance.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil des elektrischen leitfähigen Materials, insbesondere der Anteil von Ruß, im Bereich von 2 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Kaltleiters. Es können aber auch höhere Anteile an elektrischen leitfähigem Material vorliegen, z.B. bis zu 20 Vol.-%, d.h. 2 bis 20 Vol.-%. Der geeignete Anteil an elektrisch leitfähigem Material hängt dabei insbesondere vom gewünschten spezifischen Widerstand im Kaltleiter und von der Art des eingesetzten elektrischen leitfähigen Materials ab.In a preferred embodiment, the proportion of the electrically conductive material, in particular the proportion of carbon black, is in the range from 2 to 5% by volume, based on the volume of the PTC thermistor. However, there may also be higher proportions of electrically conductive material, e.g. up to 20 vol%, i.e. 2 to 20 vol%. The suitable proportion of electrically conductive material depends in particular on the desired specific resistance in the PTC thermistor and on the type of electrically conductive material used.

Der Kaltleiter des erfindungsgemäßen beheizbaren Hohlkörpers weist bevorzugt einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10 bis 50 Ohm cm auf. Der spezifische Widerstand bzw. der spezifische elektrische Widerstand wird in dieser Anmeldung gemäß DIN EN ISO 3915:1999-10 bei 20°C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit gemessen, sofern nicht anders angegeben. Angaben zum spezifischen Widerstand, die sich auf eine andere Temperatur beziehen, können entsprechend gemessen werden.The PTC thermistor of the heatable hollow body according to the invention preferably has a specific resistance in the range from 10 to 50 ohm cm. The specific resistance or the specific electrical resistance is according to this application DIN EN ISO 3915: 1999-10 measured at 20 ° C and 50% relative humidity, unless otherwise stated. Specific resistance data relating to a different temperature can be measured accordingly.

Sofern nur ein Teil des beheizbaren Hohlkörpers als Kaltleiter ausgebildet ist, ist der oder sind die anderen Teile aus Kunststoff, der nicht durch Zusatz von elektrisch leitfähigem Material als Kaltleiter ausgebildet ist. Der Kunststoff für den oder die nicht als Kaltleiter ausgebildeten Teile des beheizbaren Hohlkörpers können gleich oder verschieden zu dem Kunststoff für den Kaltleiter sein. Der Kunststoff für die nicht als Kaltleiter ausgebildeten Teile des beheizbaren Hohlkörpers kann z.B. ausgewählt sein aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, mindestens einem elastomeren Polymer oder einer Mischung davon. Beispiele für solchen Polymere sind vorstehend genannt, worauf verwiesen wird.If only part of the heatable hollow body is designed as a PTC thermistor, the other part or parts are made of plastic, which is not designed as a PTC thermistor by adding electrically conductive material. The plastic for the part or parts of the heatable hollow body which are not designed as a PTC thermistor can be the same or different from the plastic for the PTC thermistor. The plastic for the parts of the heatable hollow body which are not designed as a PTC thermistor can be selected, for example from at least one thermoplastic polymer, at least one elastomeric polymer or a mixture thereof. Examples of such polymers are mentioned above, to which reference is made.

Es versteht sich, dass der als Kaltleiter ausgebildete Kunststoff und der nicht als Kaltleiter ausgebildete Kunststoff, sofern vorhanden, in der Technik übliche Additive enthalten können, z.B. Füllstoffe, Pigmente, Alterungsschutzmittel oder Weichmacher.It is understood that the plastic designed as a PTC thermistor and the plastic not designed as a PTC thermistor, if present, may contain additives customary in the art, e.g. Fillers, pigments, anti-aging agents or plasticizers.

Der beheizbare Hohlkörper ist mit mindestens zwei elektrischen Kontaktanschlüssen, bevorzugt zwei elektrischen Kontaktanschlüssen, versehen, die an mindestens zwei, bevorzugt zwei, verschiedenen Stellen am Hohlkörper platziert und mit dem Kaltleiter kontaktiert sind, d.h. jeder Kontaktanschluss ist an einer anderen Stelle mit dem Kaltleiter kontaktiert. Über die Kontaktanschlüsse wird der beheizbare Hohlkörper elektrisch an eine Spannungsquelle angeschlossen. Dabei erfolgt der Stromanschluss über zwei Kontaktanschlüsse, wobei einer den Pluspol und der andere den Minuspol darstellt. Die elektrische Verbindung zwischen Kontaktanschluss und Stromquelle erfolgt wie üblich über elektrische Leiter, wie z.B. Elektrokabel.The heatable hollow body is provided with at least two electrical contact connections, preferably two electrical contact connections, which are placed at at least two, preferably two, different locations on the hollow body and contacted with the PTC thermistor, i.e. each contact connection is contacted at a different point with the PTC thermistor. The heatable hollow body is electrically connected to a voltage source via the contact connections. The power connection is made via two contact connections, one representing the positive pole and the other the negative pole. As usual, the electrical connection between the contact connection and the power source is made via electrical conductors, e.g. Electrical cable.

Sind mehr als zwei Kontaktanschlüsse vorhanden, können durch Auswahl der beiden Kontaktanschlüsse, die für den Stromanschluss verwendet werden, z.B. der Energieeintrag und/oder die zu erwärmende Bereiche des Hohlkörpers variiert werden. Selbstverständlich kann die Verkabelung so erfolgen, dass ein Umschalten auf die gewünschte Variante möglich ist.If there are more than two contact connections, by selecting the two contact connections that are used for the power connection, e.g. the energy input and / or the areas of the hollow body to be heated can be varied. Of course, the cabling can be done so that it is possible to switch to the desired variant.

Generell wird Gleichspannung verwendet, so dass der PTC-Effekt eintreten kann. Es versteht sich, dass der Stromanschluss so gestaltet werden kann, dass eine bestimmte Spannung angelegt wird oder die angelegte Spannung in Stufen oder stufenlos geändert werden kann.DC voltage is generally used so that the PTC effect can occur. It goes without saying that the power connection can be designed in such a way that a specific voltage is applied or the applied voltage can be changed in steps or continuously.

Der Kontaktanschluss ist elektrisch leitend. Er kann insbesondere mit dem Kaltelement elektrisch leitend verbunden werden. Der Kontaktanschluss kann z.B. aus einem Metall, wie z.B. Kupfer, ausgebildet sein bzw. dieses umfassen. Der Kontaktanschluss kann z.B. alternativ aus einem Kunststoff, wie z.B. Gummi oder thermoplastischem Polymer, in dem elektrisch leitfähiges Material enthalten ist, um ihn elektrisch leitfähig zu machen, ausgebildet sein bzw. dieses umfassen. Ein Kontaktanschluss aus elektrisch leitfähigem Kunststoff ist flexibel, was von Vorteil sein kann. Der elektrisch leitende Kontakt von Kontaktanschluss mit dem Kaltelement kann z.B. durch Extrudieren des Materials für den Kaltleiter auf oder um den Kontaktanschluss, durch Verkleben mit einem elektrischen leitenden Klebstoff oder einfach durch physischen Kontakt, z.B. durch Anklemmen oder Einstecken des Kontaktanschlusses an bzw. in den Hohlkörper, erfolgen.The contact connection is electrically conductive. In particular, it can be connected to the cold element in an electrically conductive manner. The contact connection can e.g. made of a metal, e.g. Copper, be formed or include this. The contact connection can e.g. alternatively from a plastic, e.g. Rubber or thermoplastic polymer, in which electrically conductive material is contained in order to make it electrically conductive, can be formed or comprise this. A contact connection made of electrically conductive plastic is flexible, which can be an advantage. The electrically conductive contact of the contact connection with the cold element can e.g. by extruding the material for the PTC thermistor on or around the contact connection, by gluing with an electrically conductive adhesive or simply by physical contact, e.g. by clamping or plugging the contact connection into or into the hollow body.

Die elektrischen Kontaktanschlüsse können für den Kontakt mit dem Kaltleiter z.B. einen Anschlusspunkt, eine Anschlussschiene oder einen Anschlussring aufweisen.The electrical contact connections can be used for contact with the PTC thermistor e.g. have a connection point, a connection rail or a connection ring.

Der elektrische Kontaktanschluss kann z.B. aus einer umschließenden Manschette gebildet sein, die jeweilige Kontaktstellen beinhaltet. Zudem kann als Kontaktanschluss ein mit elektrisch leitfähigem Material befüllter Kunststoff, z.B. aus Elastomer oder thermoplastischem Polymer dienen, das ebenfalls elektrisch leitend ist und auch als flexibles Anschlussstück dient.The electrical contact connection can e.g. be formed from an enclosing sleeve that contains respective contact points. In addition, a plastic filled with electrically conductive material, e.g. serve from elastomer or thermoplastic polymer, which is also electrically conductive and also serves as a flexible connector.

Die Form ist nicht direkt entscheidend, jedoch sollten die Kontaktstellen (Plus und Minus) relativ weit auseinander liegen, sodass die elektrische Leistung sich besonders gut über das leitende PTC-Material (Kaltleiter) geleitet wird. Der Kaltleiter fungiert dann insbesondere als Flächenleiter.The shape is not directly decisive, but the contact points (plus and minus) should be relatively far apart, so that the electrical power is conducted particularly well via the conductive PTC material (PTC thermistor). The PTC thermistor then acts in particular as a surface conductor.

Der elektrische Kontaktanschluss kann auch direkt in ein Verbindungsstück integriert sein, welches den beheizbaren Hohlkörper mit einem anderen Hohlkörper verbindet.The electrical contact connection can also be integrated directly into a connecting piece which connects the heatable hollow body to another hollow body.

Umso weiter die beiden für den Stromanschluss eingesetzten Kontaktanschlüsse voneinander entfernt sind, desto effektiver ist der Ladungsaustausch. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher die Distanz zwischen den beiden Stellen, an denen zwei elektrische Kontaktanschlüsse mit dem Kaltleiter kontaktiert sind, mindestens 70%, bevorzugt mindestens 80%, der maximal möglichen Distanz zwischen zwei Stellen auf dem Kaltleiter.The further away the two contact connections used for the power connection are, the more effective the charge exchange is. In a preferred embodiment, the distance between the two points at which two electrical contact connections are contacted with the PTC thermistor is at least 70%, preferably at least 80%, of the maximum possible distance between two points on the PTC thermistor.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der beheizbare Hohlkörper ein Schlauch oder ein Teil davon und die Stelle für den Kontakt eines Kontaktanschlusses mit dem Kaltleiter befindet sich an einem Ende des Schlauchs und die Stelle für den Kontakt des oder eines anderen Kontaktanschlusses mit dem Kaltleiter befindet sich an dem anderen Ende des Schlauchs.In a preferred embodiment, the heatable hollow body is a hose or a part thereof and the point for the contact of a contact connection with the PTC thermistor is at one end of the hose and the point for contact of the or another contact connection with the PTC thermistor is located on the other end of the hose.

Der beheizbare Hohlkörper kann auch Teil eines Systems aus zwei oder mehr Hohlkörpern (z.B. Primärschlauch und Sekundärschlauch oder Schlauch und Tank) sein, die über ein oder mehrere Verbindungsstücke verbunden sind.The heatable hollow body can also be part of a system of two or more hollow bodies (e.g. primary hose and secondary hose or hose and tank), which are connected via one or more connecting pieces.

Der erfindungsgemäße beheizbare Hohlkörper, insbesondere ein Schlauch, kann z.B. in einer bevorzugten Ausführungsform über ein Verbindungsstück aus Kunststoff mit einem anderen Hohlkörper aus Kunststoff, z.B. einem Sekundärschlauch oder einem Tank, verbunden sein, wobei das Verbindungsstück oder ein Teil davon und der andere Hohlkörper oder ein Teil davon als ein Kaltleiter ausgebildet sind, der durch einen mit elektrisch leitfähigem Material befüllten Kunststoff gebildet ist, und der andere Hohlkörper mit einem elektrischen Kontaktanschluss für die Verbindung mit einer Stromquelle versehen ist, der an einer Stelle mit dem Kaltleiter kontaktiert ist. Es versteht sich, dass das Verbindungsstück ebenfalls als Hohlkörper ausgebildet ist und den Transport eines Fluids zwischen den beiden damit verbundenen Hohlkörpern ermöglicht.The heatable hollow body according to the invention, in particular a hose, can be connected, for example in a preferred embodiment, via a connecting piece made of plastic to another hollow body made of plastic, for example a secondary hose or a tank, the Connection piece or a part thereof and the other hollow body or a part thereof are designed as a PTC thermistor, which is formed by a plastic filled with electrically conductive material, and the other hollow body is provided with an electrical contact connection for connection to a power source which is connected to is in contact with the PTC thermistor. It is understood that the connecting piece is also designed as a hollow body and enables the transport of a fluid between the two hollow bodies connected to it.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erwärmen eines Fluids mit dem erfindungsgemäßen beheizbaren Hohlkörper wie vorstehend beschrieben, wobei das Verfahren das Lagern des Fluids in dem Hohlkörper oder das Hindurchleiten des Fluids durch den Hohlköper und das Anlegen einer elektrischen Gleichspannung an den Kaltleiter des Hohlkörpers über zwei Kontaktanschlüsse umfasst. Der Hohlkörper ist bevorzugt ein Schlauch.The invention further relates to a method for heating a fluid with the heatable hollow body according to the invention as described above, the method comprising storing the fluid in the hollow body or passing the fluid through the hollow body and applying an electrical direct voltage to the PTC thermistor of the hollow body via two Includes contact connections. The hollow body is preferably a hose.

Die angelegte Gleichspannung liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 V. Beispielsweise kann bei Einsatz eines Polyolefin-Ruß-Komposits als Kaltleiter und einer angelegten Spannung im Bereich von etwa 10 V bis 20 V ohne weiteres eine Heizleistung von etwa 500 bis 2000 W/m² dargestellt werden.The DC voltage applied is preferably in the range from 5 to 50 V. For example, when using a polyolefin-carbon black composite as a PTC thermistor and an applied voltage in the range from approximately 10 V to 20 V, a heating power of approximately 500 to 2000 W / m ² are shown.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen beheizbaren Hohlkörpers kann durch übliche Standardverfahren erfolgen, z.B.:

- durch Spritzguss, z.B. als einlagiger Schlauch mit definierter Form,
- durch Extrusion,
- als Faser, die direkt in den Schlauch integriert wird, oder
- im 3D Druck über speziellen Drucker.

The heatable hollow body according to the invention can be produced by customary standard methods, for example:

- by injection molding, e.g. as a single-layer hose with a defined shape,
- by extrusion,
- as a fiber that is integrated directly into the hose, or
- in 3D printing using a special printer.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines erfindungsgemäßen beheizbaren Hohlkörpers wie vorstehend beschrieben bzw. eines darin befindlichen Fluids, wobei das Verfahren die Messung des spezifischen Widerstands über zwei Kontaktanschlüsse des Hohlkörpers und die Bestimmung der Temperatur aus dem gemessenen spezifischen Widerstand umfasst. Der Hohlkörper ist bevorzugt ein Schlauch. The invention further relates to a method for determining the temperature of a heatable hollow body according to the invention as described above or a fluid therein, the method comprising measuring the specific resistance via two contact connections of the hollow body and determining the temperature from the measured specific resistance. The hollow body is preferably a hose.

Über den gemessenen spezifischen Widerstand kann über eine Zuordnungsfunktion rasch und genau die aktuelle Temperatur des Hohlkörpers bzw. des darin befindlichen Fluids ermittelt werden. Die Zuordnungsfunktion kann über bekannte mathematische Formeln berechnet oder bevorzugt empirisch durch Ermittlung von Wertepaaren für Temperatur und spezifischem Widerstand für den jeweiligen Hohlkörper erhalten werden. Daraus ergibt sich eine Kennlinie, die den spezifischen Widerstand als Funktion der Temperatur darstellt.The specific resistance can be used to quickly and accurately determine the current temperature of the hollow body or the fluid contained therein via an assignment function. The assignment function can be calculated using known mathematical formulas or preferably obtained empirically by determining pairs of values for temperature and specific resistance for the respective hollow body. This results in a characteristic curve that represents the specific resistance as a function of the temperature.

Der erfindungsgemäße beheizbare Hohlkörper kann somit zur Erwärmung von in dem Hohlkörper befindlichen Fluid oder zur Bestimmung der Temperatur des in dem Hohlkörper befindlichen Fluids verwendet werden.The heatable hollow body according to the invention can thus be used to heat fluid in the hollow body or to determine the temperature of the fluid in the hollow body.

Die Erfindung betrifft auch die bevorzugte Verwendung eines erfindungsgemäßen beheizbaren Hohlkörpers als Komponente eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, oder als Industriekomponente, insbesondere als Fahrzeugschlauch oder Industrieschlauch, oder eines Teils davon.The invention also relates to the preferred use of a heatable hollow body according to the invention as a component of a vehicle, in particular a motor vehicle, or as an industrial component, in particular as a vehicle hose or industrial hose, or a part thereof.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs,
2 einen schematischen Querschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs,
3 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs,
4 eine schematische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs,
5 ein Erwärmungsprofil für einen erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauch,
6 eine Kennlinie zur Bestimmung der Temperatur eines erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs bzw. eines darin befindlichen Fluids aus dem gemessen spezifischen Widerstand.

The invention will now be explained in more detail using exemplary embodiments with reference to schematic drawings. Show it:

1 2 shows a schematic cross section of a heatable hose according to the invention,
2 2 shows a schematic cross section of a further heatable hose according to the invention,
3 2 shows a schematic side view of a heatable hose according to the invention,
4 2 shows a schematic side view of a further heatable hose according to the invention,
5 a heating profile for a heatable hose according to the invention,
6 a characteristic curve for determining the temperature of a heatable hose according to the invention or a fluid contained therein from the measured specific resistance.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen beheizbaren Kunststoffschlauchs 1. Der einlagige Schlauch ist zur Gänze als Kaltleiter 2 ausgebildet. Es kann sich z.B. um einen Polyolefinschlauch handeln, der 2 bis 5 Vol.-% Ruß enthält. 1 shows a schematic cross section of a heatable plastic hose according to the invention 1 , The single-layer hose is entirely a PTC thermistor 2 educated. For example, it can be a polyolefin tube that contains 2 to 5% by volume of carbon black.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines alternativen erfindungsgemäßen beheizbaren Kunststoffschlauchs 1. Der Schlauch ist zweilagig ausgebildet, wobei die Innenlage als Kaltleiter 2 ausgebildet. Die Innenlage kann z.B. eine Polyolefin-Lage sein, die 2 bis 5 Vol.-% Ruß enthält. Die Außenlage 3 ist ebenfalls aus Kunststoff, aber nicht als Kaltleiter ausgebildet. Es kann sich z.B. um eine Polyolefin-Lage oder eine Gummi-Lage handeln. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Außenlage 3 als Kaltleiter ausgebildet sein und die Innenlage 2 ist aus Kunststoff, aber nicht als Kaltleiter ausgebildet. 2 shows a schematic cross section of an alternative heatable plastic hose according to the invention 1 , The hose is designed in two layers, the inner layer as a PTC thermistor 2 educated. The inner layer can be, for example, a polyolefin layer which contains 2 to 5% by volume of carbon black. The outside location 3 is also made of plastic, but not as a PTC thermistor. For example, it can be a polyolefin layer or a rubber layer. In an alternative embodiment, the outer layer 3 be designed as a PTC thermistor and the inner layer 2 is made of plastic, but not as a PTC thermistor.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs 1. Der Schlauch 1 kann einen Querschnitt wie in 1 oder 2 gezeigt aufweisen. Sofern nur eine Lage des Schlauchs als Kaltleiter ausgebildet ist, kann der Kaltleiter z.B. unsymmetrisch oder mittig in dem Schlauch integriert sein. Der Schlauch ist an den beiden Enden mit einem Kontaktanschluss 4 versehen, der den Kaltleiter kontaktiert (nicht gezeigt). Die Kontaktanschlüsse 4 können als Plus- und Minuspol über einen elektrischen Anschluss 8 (schematisch gezeigt) mit einer Gleichspannungsquelle (nicht gezeigt) miteinander verbunden werden. Bei Anlegen einer Spannung fließt der Strom durch den Kaltleiter und erwärmt den Schlauch über die gesamte Länge. Der beheizbare Schlauch ist im Betrieb in ein Transport- und Speichersystem für ein Fluid eingebunden (hier nicht dargestellt). 3 shows a schematic side view of a heatable hose according to the invention 1 , The hose 1 can have a cross section as in 1 or 2 have shown. If only one layer of the hose is designed as a PTC thermistor, the PTC thermistor can, for example, be integrated asymmetrically or centrally in the hose. The hose is at both ends with a contact connection 4 provided that contacts the PTC thermistor (not shown). The contact connections 4 can be used as a positive and negative pole via an electrical connection 8th (shown schematically) with a DC voltage source (not shown). When a voltage is applied, the current flows through the PTC thermistor and heats the hose over the entire length. During operation, the heated hose is integrated in a transport and storage system for a fluid (not shown here).

4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauchs 1 gemäß 3, worauf verwiesen wird. Zusätzlich ist der Schlauch 1 (hier Primärschlauch) über ein Verbindungsstück 6 mit einem Sekundärschlauch 7 verbunden. Verbindungsstück 6 ist aus Kunststoff und zur Gänze als Kaltleiter ausgebildet. Sekundärschlauch 7 kann einen Querschnitt wie in 1 oder 2 gezeigt aufweisen. Der Sekundärschlauch 7 ist am Ende mit einem sekundären Kontaktanschluss 5 versehen, der den Kaltleiter des Sekundärschlauchs kontaktiert (nicht gezeigt). Die Kontaktanschlüsse 4 können wie in 3 als Plus- und Minuspol über den elektrischen Anschluss 8 mit einer Gleichspannungsquelle miteinander verbunden werden, um den Primärschlauch über die gesamte Länge zu erwärmen. Alternativ kann z.B. der rechte Kontaktanschluss 4 mit dem sekundären Kontaktanschluss 5 über eine Spannungsquelle verbunden werden. In diesem Fall fließt der Strom bei Anlegung einer Spannung entlang des Kaltleiters des Sekundärschlauchs 7 über das Verbindungsstück 6 durch den rechten Teil des Primärschlauchs zum rechten Kontaktanschluss 4, wobei diese Bereiche erwärmt werden. Die schwarzen Ellipsen 9 in der Darstellung weisen auf die möglichen Heizoptionen hin. 4 shows a schematic side view of a heatable hose according to the invention 1 according to 3 what is referred to. In addition is the hose 1 (here primary hose) via a connector 6 with a secondary hose 7 connected. joint 6 is made of plastic and entirely as a PTC thermistor. secondary hose 7 can have a cross section as in 1 or 2 have shown. The secondary hose 7 ends up with a secondary contact connector 5 provided, which contacts the PTC thermistor of the secondary hose (not shown). The contact connections 4 can like in 3 as positive and negative pole via the electrical connection 8th be connected to each other with a DC voltage source in order to heat the primary hose over the entire length. Alternatively, the right contact connection can be used 4 with the secondary contact connector 5 can be connected via a voltage source. In this case, the current flows along the PTC thermistor of the secondary hose when a voltage is applied 7 over the connector 6 through the right part of the primary hose to the right contact connection 4 , these areas being heated. The black ellipses 9 in the illustration indicate the possible heating options.

5 zeigt zwei Temperaturprofile für die Erwärmung eines Schlauches wie in 3 gezeigt. Bei Anlegen einer Gleichspannung von 24 V wird eine Erwärmung auf 60°C erreicht. Eine angelegte Gleichspannung von 30 V führt zu einer Erwärmung auf 63°C. In beiden Fällen zeigt die Temperatur eine rasche Aufheizung bis auf ein bestimmtes Temperaturniveau, das dann über die Zeit konstant bleibt. Dies zeigt die selbstregulierende Wirkung der Anordnung. Die Temperaturregelung im Material ist unabhängig von Umwelteinflüssen, wie z.B. der Außentemperatur, was eine genaue Temperaturregelung ermöglicht. 5 shows two temperature profiles for heating a hose as in 3 shown. When a DC voltage of 24 V is applied, heating to 60 ° C is achieved. An applied DC voltage of 30 V leads to a warming up to 63 ° C. In both cases, the temperature shows a rapid heating up to a certain temperature level, which then remains constant over time. This shows the self-regulating effect of the arrangement. The temperature control in the material is independent of environmental influences, such as the outside temperature, which enables precise temperature control.

6 zeigt ein Beispiel für eine Kennlinie für den spezifischen Widerstand eines Kaltleiters in einem Schlauch als Funktion der Temperatur, die durch Messungen an dem Schlauch erstellt werden kann. Wird über die zwei elektrischen Kontaktanschlüsse der spezifische Widerstand gemessen, kann über die Kennlinie schnell und genau bestimmt werden, wie warm der Schlauch bzw. das darin befindliche Fluid aktuell ist. 6 shows an example of a characteristic curve for the specific resistance of a PTC thermistor in a hose as a function of the temperature, which can be created by measurements on the hose. If the specific resistance is measured via the two electrical contact connections, the characteristic curve can be used to determine quickly and precisely how hot the hose or the fluid in it is.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schlauchtube
22: KaltleiterPTC
33: Außenlage SchlauchOuter layer hose
44: Kontaktanschluss (primär)Contact connection (primary)
55: Kontaktanschluss (sekundär)Contact connection (secondary)
6.6th: Verbindungsstückjoint
77: Sekundärschlauchsecondary hose
88th: Anschluss zur Spannungsquelle (schematisch)Connection to the voltage source (schematic)
99: HeizoptionenHeating options

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

DIN EN ISO 3915: 1999-10 [0029]

Claims

Heated hollow body made of plastic, wherein the hollow body or a part of the hollow body is designed as a PTC thermistor, which is formed by a plastic filled with electrically conductive material, and the hollow body is provided for connection to a power source with at least two electrical contact connections at least two different points are contacted with the PTC thermistor.

Heated hollow body after Claim 1 , wherein the hollow body is a hose, a tank, a connector or a part thereof.

Heated hollow body after Claim 1 or 2 , The part of the hollow body designed as a PTC thermistor being a section of the hollow body or, in the case of a multilayer hollow body, a layer of the hollow body.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 3 , wherein the hollow body is a hose and the entire hose is designed as a PTC thermistor, or the hollow body is a multi-layer hose and a layer of the hose, preferably the inner layer in contact with the interior of the hose, is designed as a PTC thermistor, or the hollow body is a hose and a section of the hose is designed as a PTC thermistor.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 4 , wherein the electrically conductive material is selected from carbon black, metal powder, graphene, carbon fibers, carbon nanotubes or a mixture thereof, carbon black being preferred.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 5 , wherein the plastic filled with the electrically conductive material is selected from at least one thermoplastic polymer, preferably at least one polyolefin or at least one polyamide.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 6 , the proportion of the electrically conductive material being in the range from 2 to 5% by volume, based on the volume of the PTC thermistor.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 7 , where the PTC thermistor has a specific resistance in the range of 10 to 50 Ohm cm, measured according to DIN EN ISO 3915: 1999-10 at 20 ° C.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 8th , wherein the electrical contact connections for contact with the PTC thermistor have a connection point, a connection rail or a connection ring.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 9 , wherein the distance between the two locations at which two electrical contact connections are contacted with the PTC thermistor is at least 70%, preferably at least 80%, of the maximum possible distance between two locations on the PTC thermistor.

Heated hollow body according to any of the Claims 1 to 10 , wherein the heatable hollow body is connected via a connecting piece made of plastic to another hollow body made of plastic, wherein the connecting piece or part thereof and the other hollow body or part thereof are designed as a PTC thermistor which is formed by a plastic filled with electrically conductive material is, and the other hollow body for connection to a power source is provided with an electrical contact connection which is contacted at one point with the PTC thermistor.

Method for heating a fluid with a heatable hollow body according to any of the Claims 1 to 11 , comprising the storage of the fluid in the hollow body or the passage of the fluid through the hollow body and the application of a direct electrical voltage to the PTC thermistor of the hollow body via two contact connections.

Procedure according to Claim 12 , the applied DC voltage being in the range of 5 to 50 V.

Method for determining the temperature of a heatable hollow body according to any of the Claims 1 to 11 or a fluid contained therein, comprising measuring the specific resistance via two contact connections of the hollow body and determining the temperature from the measured specific resistance.

Use of a heatable hollow body according to any of the Claims 1 to 11 as a component of a vehicle or as an industrial component.