DE202008013048U1

DE202008013048U1 - Mediumkupplung mit elektrischem Anschluss

Info

Publication number: DE202008013048U1
Application number: DE202008013048U
Authority: DE
Original assignee: Eugen Forschner GmbH
Current assignee: Eugen Forschner GmbH
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2018-10-03

Abstract

Mediumkupplung zur Kopplung einer Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) mit den Komponenten (10, 16, 20) eines Fluid-Zufuhrsystems mittels eines Anschlussstücks (24), wobei die Fluid führende Leitung (12, 14, 18, 21) mittels eines elektrischen Heizleiter beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus einem Ende der Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) austretende Litze (26) zur Kopplung des elektrischen Heizleiters von einer Vergussmasse (30) mit hoher thermischer Leitfähigkeit umgeben ist, wobei sich die Vergussmasse über das Ende der Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) hinaus über zumindest den überwiegenden Teil des Anschlussstücks (24) oder über das gesamte Anschlussstück (24) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mediumkupplung mit wenigstens einem elektrischen Anschluss gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um die steigenden Anforderungen aktuell bestehender sowie zukünftig weiter verschärfter Schadstoff-Bestimmungen für Dieselmotoren zu erfüllen, wird von den Motoren- und Fahrzeugherstellern verstärkt die SCR(selektiv catalytic reduction)-Technologie eingesetzt. Durch eine selektive katalytische Reduktion werden Stickoxide aus dem Abgas zu großen Teilen entfernt. Das benötigte Ammoniak wird in Form einer 32,5%igen, wässrigen Harnstofflösung, von der Industrie einheitlich mit AdBlue^® (eingetragene Marke des Verbandes der Automobilindustrie e. V., 60325 Frankfurt) bezeichnet, in einem separaten Tank mitgeführt. Die Harnstofflösung wird von einer Pumpe über Schlauchleitungen zur Dosiereinheit gefördert und von der Dosiereinheit vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang eingespritzt. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak und Wasser. Das so erzeugte Ammoniak kann in einem speziellen SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der motorischen Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig. Der Verbrauch an Harnstoff-Wasser-Lösung beträgt abhängig von der Rohemission des Motors etwa 2 bis 8% des eingesetzten Dieselkraftstoffs. Im Gegensatz zum Dieselpartikelfilter (DPF) stellt sich kein Kraftstoffmehrverbrauch ein. Dieser Vorteil gilt auch gegenüber der alternativen Technologie zur Reduktion von Stickoxiden mittels eines NOx-Speicherkatalysators, der wie der Dieselpartikelfilter eine zeitweise Abwendung von optimalen Verbrennungsverhältnissen erfordert. Andere innermotorische Maßnahmen zur Reduzierung der Stickoxyde, wie zum Beispiel die Abgasrückführung senken ebenfalls den Wirkungsgrad des Motors und steigern somit den spezifischen Kraftstoffverbrauch. Weiterhin sind diese Maßnahmen im Vergleich zur SCR-Technologie stark begrenzt. Nachteile dieses Verfahrens sind neben der Mitführung eines zusätzlichen Betriebsstoffes, hauptsächlich die chemisch-physikalischen Eigenschaften des Harnstoff-Wasser-Gemisches. Harnstoff ist ein äußerst aggressiver Stoff. Das Gemischt wechselt bei –11°C in den kristallförmigen Zustand. Um die Funktionsfähigkeit des Systems dennoch auch bei winterlichen Verhältnissen zu gewährleisten, ist somit eine Beheizung aller das Medium führenden Komponenten erforderlich.
Zur elektrischen Kontaktierung beheizter Schläuche kann zwischen den Kontaktierungsarten nach DE 10 2005 048 943 A1 und WO 2006/042587 A1 unterschieden werden. Da die Kontaktierung nach DE 10 2005 048 943 A1 nicht den Anforderungen der Nutzfahrzeug- und Automobilindustrie entspricht, wird in diesem Bereich ausschließlich die Kontaktierung nach WO 2006/042587 A1 angewendet. Hauptanwendungsbereich sind zurzeit elektrisch beheizte Schläuche für das Harnstoff-Wasser-Gemisch. Nach den Lastenheften der Industrie müssen die elektrischen Verbindungen nach den Anforderungen der Norm IP69K abgedichtet sein. Dies macht den Einsatz eines Drallschutzes in Form z. B. eines Verteilerstücks und zusätzlich die Abdichtung der Kontaktierung mittels eines Schrumpfschlauches mit zusätzlicher Längswasserabdichtung erforderlich. Der so aufgebaute elektrische Verbinder ist von Luft umgeben. Diese wirkt wegen ihres geringen thermischen Leitwertes als Isolator.
Thermische Untersuchungen und Auswertungen von Lebensdauertests haben ergeben, dass der vorstehend beschriebene Aufbau hohe thermische Beanspruchung im Bereich des elektrischen Anschlusses zur Folge hat. Dies hat die Beschädigung der Litzenisolation und das Aufschmelzen des Klebers der Längswasserabdichtung zur Folge. Die geforderten Eigenschaften des Systems mit einer Dichtheit nach IP69K werden dann nicht mehr eingehalten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mediumkupplung zu schaffen, die den Anforderungen an die Dichtigkeit dauerhaft gerecht wird.
Diese Anforderungen werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der elektrische Verbinder wird gemäß der Erfindung an der Mediumkupplung mit einer Vergussmasse mit hoher thermischer Leitfähigkeit (z. B. auf Polyurethanbasis) eingebettet. Durch die thermische Kopplung des elektrischen Verbinders mit der Vergussmasse wird eine definierte Wärmeabfuhr erreicht.
Erfolgt eine Kopplung der Vergussmasse mit der Verteilerkappe durch Ausgießen der Verteilerkappe nach der Montage, kann die Wärmeabfuhr weiter gesteigert werden.
Ein bedeutsamer Zusatznutzen dieser Erfindung ist in 4 dargestellt. Im Bereich 1 der Mediumkupplung entstehen durch die zusätzliche thermische Isolation der Verteilerkappe sowie durch die dort befindlichen Heizdrahtlitzen eine hohe Heizleistung, während im Bereich 2 der Mediumkupplung keine Heizleistung vorhanden ist. Durch die im Fahrzeug bestehende Kombination aus Mediumkupplung mit dazugehörendem Medium-Gegenstecker entsteht so in der Praxis ein sehr großes Volumen, dem keine Heizleistung zugeführt werden kann. Wird nun das zu vergießende Volumen auf den Bereich 2 ausgeweitet, erfolgt eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Bereich 1 mit der Zuführung von Heizleistung auf den Bereich 2, wodurch insgesamt im gesamten Bereich der Mediumkupplung eine weitestgehend homogene Temperaturverteilung erreicht wird. Dadurch wird eine partielle Überhitzung mit der Folge schmelzenden Klebers ebenso vermieden wie eine partielle zu starke Abkühlung, die bei winterlichen Verhältnissen zu einem Auskristallisieren des Harnstoff-Wasser-Gemisches führen könnte.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mediumkupplung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Systemdarstellung eines Zufuhrsystems für eine Harnstoff-Wasser-Lösung mittels durch Mediumkupplungen verbundener beheizbarer Schlauchleitungen;
2 eine vergrößerte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Mediumkupplung;
3 die Wärmeverteilung im Bereich des Anschlussstücks einer Mediumkupplung bei Weglassung der Vergussmasse; und
4 die Wärmeverteilung im Bereich des Anschlussstücks einer Mediumkupplung mit Vergussmasse.
Das in 1 dargestellte Zufuhrsystem für eine Harnstoff-Wasser-Lösung umfasst einen Tank 10, in dem die Harnstoff-Wasser-Lösung bevorratet ist, eine Pumpe 16 und eine mit einem Katalysator 22 verbundene Dosiervorrichtung 20. der Tank 10 ist mit der Pumpe 16 über eine Saugleitung 12 und eine Rücklaufleitung 14 verbunden. Druckseitig ist die Pumpe 16 über eine Förderleitung 18 mit der Dosiervorrichtung 20 verbunden. Die Dosiervorrichtung 20 ist ihrerseits mittels einer Einspritzleitung 21 mit dem Katalysator 22 verbunden.
Sämtliche vorzugsweise als beheizbare Schläuche ausgebildeten Leitungen 12, 14, 18 und 21 sind mit den Komponenten 10, 16, und 20 durch Mediumkupplungen verbunden, von denen eine in 2 vergrößert dargestellt ist. Der dort exemplarisch dargestellte Verbindungsbereich zwischen der Förderleitung 18 und einem mit der Dosiervorrichtung 20 verbundenen Anschlussstück 24 ist von einer schematisch dargestellten Verteilerkappe 34 umgeben, die mittels einer Vergussmasse 30 mit hoher thermischer Leitfähigkeit, z. B. auf Polyurethanbasis, ausgespritzt oder ausgeschäumt ist.
Aus dem Ende der Förderleitung 18 treten zwei Litzen 26 aus, die mit in die Wandung der Förderleitung 18 (sowie auch der weiteren Leitungen 12, 14 und 21) eingebetteten Heizleitern elektrisch verbunden sind. Die Enden der Litzen 26 sind über Steckverbindungen mit der Bordelektrik des Fahrzeugs verbunden. Die Litzen 26 sind innerhalb der Vergussmasse 30 so angeordnet und geführt, dass sie mit dieser thermisch gekoppelt sind und dadurch eine definierte Wärme an diese abführen. Die Vergussmasse 30 ist gemäß der Erfindung über den bislang üblichen, mit 31 gekennzeichneten Bereich 1 hinaus in einem mit 32 bezeichneten Bereich 2 über das gesamte Anschlussstück 24 ausgedient. Wie der 4 zu entnehmen, entsteht dadurch im gesamten Bereich der Verteilerkappe 34 im Gegensatz zu einer Ausgestaltung ohne eine derartige Vergussmasse (3) eine wesentlich bessere homogene Temperaturverteilung.
Im Bereich 1 der Mediumkupplung entstehen durch die zusätzliche thermische Isolation der Verteilerkappe 34 sowie durch die dort befindlichen Heizdrahtlitzen 26 eine hohe Heizleistung, während im Bereich 2 der Mediumkupplung keine Heizleistung vorhanden ist. Durch die im Fahrzeug bestehende Kombination aus Mediumkupplung mit dazugehörendem Medium-Gegenstecker entsteht so in der Praxis ein sehr großes Volumen, dem keine Heizleistung zugeführt werden kann. Wird nun das zu vergießende Volumen auf den Bereich 2 ausgeweitet, erfolgt eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Bereich 1 mit der Zuführung von Heizleistung auf den Bereich 2, wodurch insgesamt im gesamten Bereich der Mediumkupplung eine weitestgehend homogene Temperaturverteilung erreicht wird.

10: Tank
12: Saugleitung
14: Rücklaufleitung
16: Pumpe
18: Förderleitung
20: Dosiervorrichtung
21: Einspritzleitung
22: Katalysator
24: Anschlussstück
26: Litze
28: Steckverbindung
30: Vergussmasse
31: Bereich 1 (von 30)
32: Bereich 2 (von 30)
34: Verteilerkappe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005048943 A1 [0003, 0003]
- WO 2006/042587 A1 [0003, 0003]

Claims

Mediumkupplung zur Kopplung einer Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) mit den Komponenten (10, 16, 20) eines Fluid-Zufuhrsystems mittels eines Anschlussstücks (24), wobei die Fluid führende Leitung (12, 14, 18, 21) mittels eines elektrischen Heizleiter beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus einem Ende der Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) austretende Litze (26) zur Kopplung des elektrischen Heizleiters von einer Vergussmasse (30) mit hoher thermischer Leitfähigkeit umgeben ist, wobei sich die Vergussmasse über das Ende der Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) hinaus über zumindest den überwiegenden Teil des Anschlussstücks (24) oder über das gesamte Anschlussstück (24) erstreckt.
Mediumkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (30) zumindest teilweise aus Polyurethan besteht.
Mediumkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Fluid führenden Leitung (12, 14, 18, 21) und das Anschlussstück (24) von einer Verteilerkappe (34) umgeben sind.
Mediumkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerkappe (34) von der Vergussmasse (30) vollständig ausgefüllt ist.