KR20150100507A - 가열성 유체 도관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 튜브와, 이 튜브의 일측 단부에 배치되는 하우징을 구비한 커넥터와, 튜브의 내부에 배치되고 종축을 갖는 유입 채널을 통과하여 하우징 내로 삽입되어 어댑터 내에 배치된 개구부를 통해 하우징에서 외부로 인출되는 가열 로드를 포함하는 가열성 유체 도관에 관한 것이며, 어댑터 내에는, 가열 로드를 에워싸면서 플러그(21)를 통해서는 어댑터 내에서 파지되는 밀봉재가 배치된다.
본 발명의 과제는, 간단한 방식으로 신뢰성 있는 조립을 달성할 수 있도록 하는 것에 있다.
이를 위해, 플러그(21)는, 힌지 축을 포함하는 힌지부(24)를 통해 상호 간에 연결되는 2개 이상의 부분(22, 23)을 포함한다.

Description

가열성 유체 도관{Heatable fluid conduit}
본 발명은, 튜브와, 튜브의 일측 단부에 배치되는 하우징을 구비한 커넥터와, 튜브의 내부에 배치되고 종축을 갖는 유입 채널(inlet channel)을 통해 하우징 내로 삽입되어 소켓 내에 배치된 유출 채널(outlet channel)을 통해 하우징으로부터 외부로 인출되는 가열 로드(heating rod)를 포함하는 가열성 유체 도관에 관한 것이며, 소켓 안에는 가열 로드를 에워싸되 플러그(plug)에 의하여 소켓 내에 파지되는 밀봉재(seal)가 배치된다.
상기 유형의 가열성 유체 도관은 예컨대 DE 10 2011 102 151 A1로부터 공지되었다.
아래에서 본 발명은 자동차 내에서 요소(Urea)를 탱크로부터 사용 위치로 안내하기 위해 이용되는 유체 도관을 중심으로 기술된다. 요소는 디젤 엔진에서 질소 산화물을 환원시키기 위해 이용된다.
외기 온도가 -11℃ 미만으로 낮은 경우에는, 요소가 유체 도관 내에서 동결되어 도관을 통한 요소의 이송이 더 이상 불가능하게 된다는 위험이 존재한다. 또 다른 액체의 경우 동결점은 다른 값들을 가질 수 있다. 어느 경우든 액체가 동결되면 유체 도관을 통한 액체의 이송은 더 이상 불가능하다.
그러므로 앞서 언급한 DE 10 2011 102 151 A1에서는, 유체 도관 및 커넥터를 가열하기 위해 가열 로드를 이용함이 제안되었다. 이런 가열 로드는 튜브의 내부에 배치되며, 그럼으로써 모든 가열 에너지가 튜브의 내부에 위치하는 유체 상으로 전달될 수 있고, 그에 따라 에너지 손실은 상대적으로 적다. 그러나 가열 로드는 전기 에너지를 공급받아야 한다. 이를 목적으로, 가열 로드는 커넥터에서 외부로 인출된다.
커넥터에서 외부로 인출됨에 있어 가열 로드가 통과하는 개구부는 유체가 도관으로부터 외부로 유출됨을 방지하기 위해 밀봉되어야 한다. 이를 위해, 기본적으로 간단하게 오-링(O-ring)으로서 형성될 수 있는 밀봉재가 제공된다. 튜브의 내부에서 압력이 상대적으로 더 높은 경우에도 상기 밀봉재를 제 위치에 파지하기 위하여 플러그가 제공된다. 플러그는 소켓 내로 압입된다. 향상된 파지력(holding force)을 달성하기 위해, 플러그는 소켓에 의해 포착된다. 그러나 이를 위해 상대적으로 큰 압입력(press-in force)이 요구된다.
본 발명의 과제는 간단한 방식으로 신뢰성 있는 조립을 달성하는 것에 있다.
상기 과제는, 최초에 언급한 유형의 가열성 유체 도관의 경우, 플러그가 힌지 축(hinge axis)을 포함하는 힌지부(hinge portion)을 통해 상호 간에 연결되는 2개의 부분을 포함하는 것을 통해 해결된다.
플러그의 형태를 통해 조립은 단순화된다. 플러그의 두 부분은 어느 경우든 힌지부의 외부에서 상호 간에 소정의 이격 간격을 가지며, 따라서 서로를 향해 움직여질 수 있다. 그 결과, 외측 원주(outer circumference)가 약간 축소되어서, 플러그가 상대적으로 더 간편하게 소켓 내로 삽입될 수 있게 된다.
이 경우, 바람직하게는, 힌지부는, 플러그의 부분들과 일체형으로 형성되는 브리지를 통해 형성된다. 이는 제조를 단순화한다. 플러그는 전체적으로 일체형으로서, 예컨대 사출 성형을 통해 형성될 수 있다. 브리지는 플러그의 높이보다 훨씬 더 작은 연장부를 포함한다. 예컨대 브리지는 수직 방향으로 플러그의 높이의 최대 1/3에 상응하거나, 또는 심지어 1/4에만 상응하는 연장부를 포함한다. 이 경우, 상기 유형의 브리지는 플러그의 부분들이 상호 간에 상대적으로 기울어짐을 허용한다.
바람직하게 플러그가 가열 로드와 용접된다. 플러그가 소켓 내로 삽입되었다면, 바람직하게는 초음파 용접에 의하여 플러그가 가열 로드와 용접될 수 있다. 용접에 의하여, 플러그의 부분들이 서로를 향하여 다시 움직이는 것이 방지될 수 있으며, 그럼으로써 플러그는 용접 후에 소실되지 않게 소켓 내에 파지된다.
바람직하게 소켓은 서로 대향하여 위치하는 2개의 용접 접근 구역을 포함하며, 힌지 축은 용접 접근 구역들 사이의 연결부에 평행하게 연장된다. 용접 접근 구역은, 초음파 용접 시에 소노드(sonode)가 부착될 수 있는 소켓 외면 상의 영역이다. 따라서 두 용접 접근 구역은 용접 방향, 다시 말하면 용접 에너지가 플러그 내로 유입되는 방향을 정의한다. 힌지 축이 상기 방향에 평행하게 연장되면, 용접하는 동안 힌지 축 주위에서는 진동이 발생하지 않는다. 모든 용접 에너지는 플러그의 재료만을 통과한다. 가열 로드 자체는 "용접 빔"을 받지 않으며, 그럼으로써 가열 로드 내에서 가열 와이어들의 손상 위험은 실질적으로 배제된다.
바람직하게 용접 접근 구역들은 종축의 양측에 배치된다. 이 경우, 초음파 용접 동안 예컨대 소노드들을 부착하기에 충분한 공간이 제공된다.
바람직하게 플러그는 센터링 돌출부들(centering projection)을 포함하고 힌지 축은 센터링 돌출부들 사이에서 연장된다. 센터링 돌출부들은 플러그를 소켓 내로 삽입함에 있어서 미리 결정된 방위로 삽입하기 위해 이용된다. 센터링 돌출부들에 의하여, 힌지 축이 정확히 용접 이음을 위해 바람직한 방향을 갖게 된다.
바람직하게는 플러그가 관통 채널을 포함하고, 이 관통 채널을 통해 가열 로드가 안내되며, 관통 채널 내에는 반경방향 내측으로 향하는 돌출부들이 배치된다. 플러그가 소켓 내로 삽입된 때에는, 가열 로드가 이미 관통 채널을 통해 안내되더라도, 플러그의 부분들이 어느 정도 서로에 대해 움직여질 수 있다. 압축될 때 돌출부들은 약간의 하중을 받아 휘어질 수 있고, 그리고/또는 가열 로드 내로 압입될 수 있다. 그 다음, 돌출부들 상에서 가열 로드와 플러그의 용접이 수행될 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 돌출부들은, 자신들의 반경방향 외측에서보다, 자신들의 반경방향 내측에서 원주방향으로 더 작은 크기를 갖는다. 달리 말하면, 돌출부들은 반경방향 내측으로 갈수록 뾰족해진다. 그 결과 돌출부들과 가열 로드의 외면 사이에 상대적으로 작은 접촉면이 발생한다. 이 경우, 용접 에너지는 상기 작은 돌출부들에 집중되기 때문에, 상대적으로 적은 용접 에너지로 가열 로드와 플러그의 용접이 달성될 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 하나 이상의 부분에는, 원주방향으로 120° 이상의 이격 간격으로 배치되는 2개 이상의 돌출부가 제공된다. 이 경우, 플러그의 하나 이상의 부분에서, 그러나 바람직하게는 두 부분 모두에서 돌출부들은 실질적으로 지름방향으로 서로 대향되게 배치된다. 이 경우, 돌출부들은 용접 방향으로 연이어 위치하며, 이로써 상대적으로 적은 용접 에너지로 탁월한 용접 결과가 얻어질 수 있다.
바람직하게 부분들 사이에는, 적어도 부분적으로 소켓 내에 배치되는 자유 공간이 제공된다. 이 자유 공간은 2가지 기능을 갖는다. 소켓 내에 플러그를 조립할 때, 상기 자유 공간은, 플러그의 부분들의 삽입을 수월하게 하기 위해 서로를 향해 움직임을 허용한다. 플러그가 소켓 내로 삽입되어 용접 과정이 개시되면, 자유 공간의 내부에는 용융된 재료가 수용될 수 있는 포켓부 또는 수용 챔버가 형성된다.
본 발명은 하기에서 도면과 결부되어 바람직한 실시예에 따라서 기술된다.
도 1은 커넥터를 포함하는 유체 도관의 일 실시예이다.
도 2는 도 1에서 절단선 II-II에 따라서 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3은 플러그 및 가열 로드를 포함하는 소켓을 도시한 평면도이다.
도 4는 플러그의 사시도이다.
도 1에는, 튜브(2)와 커넥터(3)를 포함하는 유체 도관(1)이 도시되어 있다. 커넥터(3)는 연결 어댑터(4)를 포함하고, 이 연결 어댑터 상에 튜브(2)가 끼워진다. 연결 어댑터(4)는 "크리스마스 트리"형 기하구조를 갖는다. 튜브(2)는 더 상세히 도시되어 있지 않은 수단들에 의해 연결 어댑터(4) 상에 고정될 수 있다. 예컨대 튜브는 연결 어댑터(4)의 영역에서 포팅 화합물(potting compound)로 밀봉될 수 있으며, 그럼으로써 튜브는 반경방향으로 더 이상 팽창될 수 없게 된다. 추가로 밀봉 링(sealing ring)(5)이 튜브(2)와 연결 어댑터(4) 사이에 제공된다.
튜브(2)는 플라스틱으로 형성된다. 튜브는 유연성을 갖는다. 또한, 튜브는 호스 유형으로도 형성될 수 있다.
커넥터(3)는 본 실시예에서 직선으로 연장되는 유입 채널(6)을 포함하며, 이 유입 채널은 연결 어댑터(4)를 관통하여 연결 기하구조부(connection geometry)(7)까지 이어지며, 이런 연결 기하구조부에 의해 커넥터(3)는 탱크, 펌프 또는 다른 커넥터의 어댑터에 고정될 수 있다. 이 경우, 연결 기하구조부(7)의 정확한 형상은 중요한 의미를 갖지 않는다. 그러나 상기 연결 기하구조부는 기계적으로 안정되면서도 유체 밀봉성 연결을 가능하게 할 수 있도록 형성된다.
유입 채널(6) 내에는 가이드 표면(9)을 포함하는 램프 요소(8)(ramp element)가 배치된다. 커넥터(3)는 개구부(11)를 형성하는 소켓(10)을 포함한다.
튜브(2) 내에는 가열 로드(12)의 형태인 가열 수단이 배치된다. 가열 로드(12)는, 내부에 2개의 열 전도체(14, 15)(heat conductor)(도 3)가 배치되어 있는 플라스틱(13)으로 형성된다. 가열 로드(12)는 휘어질 수 있다. 열 전도체들(14, 15)은 기계적으로 보호되는 방식으로 가열 로드(12)의 내부에 수용된다.
가열 로드(12)와 튜브(2) 사이에는 내부 챔버(16)가 형성되며, 이 내부 챔버를 통해 액체가 관류할 수 있다. 연결 어댑터(4)와 가열 로드(12) 사이에도 내부 챔버(17)가 형성된다.
가열 로드(12)가 연결 어댑터(4) 내로 삽입되면, 가열 로드의 첨단부(18)는 가이드 표면(9)에 부딪치고 램프 요소(8)의 가이드 표면(9)으로부터 편향되며, 더욱 정확하게는 개구부(11) 쪽을 향해 소켓(10) 내로 편향된다. 가열 로드(12)가 계속 이동되면, 가열 로드는 개구부(11)를 통과하여 소켓(10)으로부터 외부로 인출된다. 소켓(10)은 유입 채널(6)의 종축(19)에 대해 각도(α)를 이룬다. 이런 각도는 바람직하게는 20° 내지 80°의 범위이다.
개구부(11) 내에서, 소켓(10)의 내측 벽과 가열 로드(12) 사이에 밀봉 링(20)이 배치된다. 밀봉 링(20)은 반경방향 외측에서는 소켓(10)의 내면에 기밀하게 안착되고 반경방향 내측에서는 가열 로드(12)에 기밀하게 안착된다. 밀봉 링(20)은, 개구부(11)에서 외부로 인출되었다가 다시 개구부(11) 내로 삽입될 때, 가열 로드(12) 상에 안착된다. 이 경우, 밀봉 링(20)은 반경방향 내측을 향해, 그리고 반경방향 외측을 향해 약간 압축될 수 있다.
유체 도관(1)의 내부에서는 예컨대 6bar의 높은 압력이 발생할 수 있다. 이런 정도의 압력에서는, 밀봉 링(20)이 개구부(11)에서 밀려나와 빠질 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위해, 오-링으로서 형성될 수 있는 밀봉 링(20)을 커넥터(3) 내에 파지하는 플러그(21)가 소켓(10) 내로 삽입된다.
플러그(21)는 도 3에 평면도로, 그리고 도 4에는 확대된 사시도로 도시되어 있다.
직선으로 연장되는 관통 채널을 포함하는 커넥터 대신, 90°만큼 꺽인 관통 채널을 포함하는 커넥터도 당연히 가능하다.
플러그(21)는, 브리지(24)로서 형성된 힌지부를 통해 상호 간에 연결되는 2개의 부분(22, 23)을 포함한다(도 3 및 도 4). 그 외에는 두 부분(22, 23)이 자유 공간(25)에 의하여 서로 분리된다. 다시 말해, 두 부분(22, 23)은 자유 공간(25)의 영역에서 서로를 향해 기울어질 수 있다. 이 경우, 힌지부는 자유 공간(25)을 대략 중심에서 분할하는 평면에 위치하는 힌지 축(32)을 포함한다.
자유 공간(25)의 양측에는, 소켓(10) 내에 플러그(21)를 걸림 고정식으로 고정할 수 있는 래칭 돌출부들(26, 27)(latching projection)이 배치된다. 자유 공간(25)은 래칭 돌출부들(26, 27)을 완전히 또는 부분적으로 관통할 수 있다. 그 밖에도, 플러그(21)는, 소켓(10) 내에 형성된 슬롯들(30, 31) 내로 삽입될 수 있는 센터링 돌출부들(28, 29)(centering projection)을 포함한다. 도 3에는, 센터링 돌출부들(28, 29) 사이에서 연장되는 힌지 축(32)이 일점쇄선으로 도시되어 있다.
플러그(21)는 관통 채널(23)을 포함하고, 이 관통 채널을 통해 가열 로드(12)가 안내된다. 관통 채널 내에는 반경방향 내측으로 향하는 복수의 돌출부(34a ~ 34f)가 배치된다. 이런 돌출부들(34a ~ 34f)은 반경방향 내측으로 갈수록 뾰족해지는바, 다시 말하면 돌출부들은 자신들의 반경방향 외측에서보다 자신들의 반경방향 내측에서 원주방향으로 더 작은 크기를 갖는다. 두 부분(22, 23) 각각은 원주방향으로 각각 120° 이상의 이격 간격으로 배치되는 2개의 돌출부(34a, 34c; 34d, 34f)를 포함한다. 달리 말하면, 돌출부들(34a, 34c; 34d, 34f)은 상호 간에 지름 방향으로 대향하여 위치한다.
소켓(10)은 자신의 외면에 용접 접근 구역들(35, 36)을 포함하며, 이들 용접 접근 구역은 본 실시예에서 초음파 용접 장치의 소노드(sonode)를 위한 평면 접촉면들을 포함한다. 그러나 소노드의 형태에 따라서 용접 접근 구역들(35, 36)은 다른 형태를 가질 수 있다.
도 3 에서, 힌지 축(32)이 용접 접근 구역들(35, 36) 사이의 연결에 평행하게 연장되는 점을 알 수 있다. 용접 접근 구역들(35, 36)은, 도 1과 관련하여 종축(19)의 양측에, 즉 도면 평면에 대해 직각을 이루어 배치되고, 도 2 의 도면과 관련해서는 상부 및 하부에 배치된다(도 2 는 단면도이므로 여기에 도시되어 있지는 않다). 따라서 힌지 축(32)은 용접 방향에 평행하게 연장된다. 이 경우, 초음파 용접 동안 모든 용접 에너지는 플러그(21)의 재료만을 통과한다. 힌지 축(32) 주위에서의 진동은 발생하지 않는다. 플러그(21)는 돌출부들(34a ~ 34f)을 통해 가열 로드(12)와 충분히 용접된다. 돌출부들(34a ~ 34f)은 반경방향 내측으로 갈수록 예리하게, 또는 뾰족하게 가늘어지기 때문에, 상기 첨단부에 용접 에너지가 집중된다. 그 밖에도, 상기 첨단부는 플러그의 조립을 단순화시킨다는 장점을 갖는다. 두 부분(22, 23)을 압축시킬 때 돌출부들(34a ~ 34f)의 첨단부들은 약간 휘어지거나, 또는 가열 로드(12) 내로 약간 압입될 수 있다.
가열 로드(12)는 "용접 빔"을 받지 않으므로, 가열 로드(12) 내의 가열 와이어들(14, 15)이 손상될 위험은 더 이상 존재하지 않게 된다.
"용접 빔"에 평행한 힌지 축(32)의 배향은, 용융된 재료가 수용될 수 있는 포켓부 또는 수용 챔버가 자유 공간(25) 내부에 형성된다는 추가적 장점을 갖는다.

Claims (10)

  1. 튜브(tube)(2); 상기 튜브(2)의 일 단부에 배치되는 하우징(housing)을 구비한 커넥터(3); 및 상기 튜브(2)의 내부에 배치되고 종축(19)을 갖는 유입 채널(6)을 통하여 하우징 내로 삽입되어 어댑터(socket; 10) 내에 배치된 개구부(11)를 통해서 하우징으로부터 외부로 인출되는 가열 로드(12);를 포함하는 가열성 유체 도관(1)으로서,
    상기 소켓(10) 내에는 가열 로드(12)를 에워싸되 플러그(plug)(21)에 의하여 소켓(10) 내에 파지되는 밀봉재(seal; 20)가 배치되고, 상기 플러그(21)는, 힌지 축(hinge axis)(32)을 포함하는 힌지부(hinge portion)를 통해 서로 연결되는 2개 이상의 부분(22, 23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 힌지부는 브리지(bridge)(24)에 의해 상기 플러그(21)의 부분들(22, 23)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플러그(21)는 상기 가열 로드(12)와 용접되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소켓(10)은 서로 대향하여 위치하는 2개의 용접 접근 구역(35, 36)을 포함하며, 상기 힌지 축(32)은 상기 용접 접근 구역들(35, 36) 사이의 연결부에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용접 접근 구역들(35, 36)은 상기 종축(19)의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그(21)는 센터링 돌출부들(28, 29)을 포함하며, 상기 힌지 축(32)은 상기 센터링 돌출부들(28, 29) 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그(21)는 관통 채널(33)을 포함하고, 상기 관통 채널을 통해 상기 가열 로드(12)가 안내되며, 상기 관통 채널(33) 안에는 반경방향 내측으로 향하는 돌출부들(34a ~ 34f)이 배치되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부들(34a ~ 34f)은, 자신들의 반경방향 외측에서보다, 자신들의 반경방향 내측에서 원주방향으로 더 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 부분(22, 23)에는, 원주방향으로 적어도 120°의 간격으로 배치되는 적어도 2개의 돌출부(34a, 34c; 34d, 34f)가 제공되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부분들(22, 23) 사이에는, 적어도 부분적으로 소켓(10) 내에 배치되는 자유 공간(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 가열성 유체 도관.
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