WO2012143135A2 - Medienleitung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a media line, in particular for the transport of urea-water solutions, with
- At least one heating device preferably a connectable to a power source avoirsShdraht, for heating the medium.
- CONFIRMATION COPY To place areas of the vehicle, so the injection in the exhaust system to move further towards the engine. Due to the above-described limited temperature capacity of the urea-water solution, the metering modules are then cooled correspondingly cooling water.
- the invention has for its object to provide a media line with the features described above, in which on the one hand overheating of the urea-water solution is reliably avoided in a structurally simple manner and on the other hand has a space-saving design.
- the object is achieved in that the hose, preferably in regions, is surrounded by a liquid-tight sheath which forms together with the hose one of a, preferably for cooling the medium serving, secondary medium can flow through gap and that the hose with a medium through which can flow Functional device is liquid-tight end connected, wherein the functional device for connecting the tubing with another element and at the same time serves for the end-side liquid-tight sealing of the gap.
- a secondary medium and thus as a coolant can be used for example as the cooling water of the engine.
- the functional device according to the invention has a multi-functionality, since on the one hand it serves to connect the tubing to another element and on the other hand ensures the end-side liquid-tight boundary of the gap. This multi-functionality ensures a very compact design of the media line and thus a space-saving installation.
- the functional device has a connecting element, preferably designed as a plug, for connecting the hose line to the other element. Furthermore, the expediently made of plastic functional device a sealing portion which is liquid-tightly connected to the jacket, preferably welded, is.
- the gap is each end of a, preferably made of plastic, tail limited, which are liquid-tightly connected to the sheath and also enclose the hose line liquid-tight.
- the sealing portion is part of the hose end end associated with this end piece and part of the functional device.
- This end piece can have both a connection device for the supply of the coolant and a connection device for the removal of the coolant.
- the supply of the gap with coolant and its removal is structurally simplified, since here the two corresponding coolant hose connections are connected to the same tail.
- an end piece can have one or more connection devices.
- a connection device has in each case a threaded bore which is introduced into the corresponding end piece. In this threaded hole then the connection end of the corresponding coolant hose for the coolant supply or removal can be easily screwed.
- both connection devices are provided in one end piece
- a riser pipe in the gap which is connected to one of the two connection devices and extends into the vicinity of the other end piece in order to ensure circulation of the coolant within the entire gap - len.
- the coolant must first flow through the riser before it enters the gap between the hose and the jacket and then flows back to the tail with both connectors.
- the coolant first flows through the gap before it is transported via the riser back to the tail with the connection devices.
- the hose line and / or the casing and / or the riser expediently consist of a flexible plastic. This is necessary, for example, to guide the media line over the underbody of a motor vehicle, which usually requires a multiple bend with possibly tight bending radii.
- the heating device can be arranged inside the hose line. In this case, it must be ensured that the heating device is not chemically attacked by the urea-water solution. Alternatively, however, it is also possible to arrange the heater on the outside of the hose. Then, depending on the operating state, both the heating of the urea-water solution during a cold start in winter and the cooling of the urea-water solution at the operating temperature of the engine take place via the outer surface of the hose line.
- a heat-insulating element In order to minimize heating of the coolant over the outer surface of the casing, it is expediently enclosed by a heat-insulating element.
- This may have on its outer side a metal layer, which in particular reduces the influence of heat radiation from outside on the coolant.
- the heating device In the case of internal heating of the hose line, it is within the scope of the invention for the heating device to be led into and / or out of the hose line via at least one branch in the hose line. Conveniently, in the region of the branch, a stopper closing the branch is arranged with at least one opening for the passage of the heating device. This plug can be pressed into the branch, so that at the same time a sealing of the opening through which the heating device passes is ensured. In the context of the invention, it is also particularly the case that two openings are provided, namely for both connection regions of the heating device arranged as a loop within the hose line. The plug then has in this case an opening for the introduction and an opening for the lead-out of the heater.
- the plug can be pressed into the branch by means of a compression sleeve and is preferably made of PTFE.
- the compression sleeve may be disposed on the outside of the branch and made of metal, preferably stainless steel or brass. If a resistance heating wire is provided as a heating device, this is expediently provided with a plastic casing to safely avoid corrosion of the heating wire.
- the gap extends into the functional device.
- the gap comprises the sealing portion and extends to the connecting element. This ensures a particularly good cooling of the medium also in the area of the functional device.
- the sealing section and the connecting element are connected to each other in a liquid-tight manner, so that leakage does not occur even when the coolant flows from the sealing section into the connecting element.
- sealing portion additionally liquid-tight connected to the tubing, preferably welded, is.
- the sealing section expediently has an outer sealing section joined to the jacket in a liquid-tight manner and an inner sealing section connected in a liquid-tight manner to the tubular conduit, wherein the outer sealing section and the inner sealing section are preferably made of different materials.
- the outer seal portion and the inner seal portion may be formed as separate elements. Alternatively, however, it is also possible that the sealing section is formed in one piece with the outer sealing section and the inner sealing section.
- the outer seal section and / or inner seal section are additionally part of the connection element.
- the sealing section can be connected directly to another element, for example a metering module for the urea-water solution.
- the subject of the invention is also a functional device according to claim 11.
- the heating device When transporting a urea-water solution in a motor vehicle using the media line according to the invention described above, the heating device accordingly serves to heat the urea-water solution during a cold start of the power train. vehicle and the secondary medium for cooling the urea-water solution at the operating temperature of the motor vehicle.
- the application of the media line according to the invention is not limited to the transport of urea-water solutions.
- the media line may be e.g. also for the transport of drinking water, drinks, such as beer, lemonade, cola or the like, are used.
- the secondary medium does not necessarily serve to cool the medium, but alternatively can also be supplied to it, for example, or also serve for heating the medium.
- FIG. 5 is a representation to the right of FIGS. 1 and 3, FIG.
- FIG. 8 shows the section A-A in FIG. 6
- FIG. 9 shows a plan view of a further media line according to the invention
- FIG. 11 shows the section BB in Fig. 10, 12 is a side view of another embodiment of the invention.
- FIG. 13 shows the section B-B in FIG. 12 and FIG. 14 shows the section A-A in FIG. 12.
- Figures 1 to 4 show a media line for a urea-water solution 1, wherein the line for metering the solution 1 in a (not shown) exhaust line of a diesel motor vehicle is used to reduce nitrogen oxide emissions.
- the media line has a polymeric hose line 2 for transporting the urea-water solution 1 and, as heating device 3 (see FIG. 5), a resistance heating wire connectable to a power source (not shown) for heating the urea-water solution 1.
- the resistance heating wire 3 is provided only optional.
- the heater has a hose for guiding the heating medium.
- the coolant described below is used during cold start of the motor vehicle engine for heating the urea-water solution 1, while it avoids its overheating at the operating temperature of the engine. In this case no separate heating device is required.
- the hose 2 is partially surrounded by a liquid-tight, also tubular polymeric sheath 4, which together with the hose 2 by a coolant 5 can be flowed through gap 6 (see esp. Fig. 4), which is for external cooling of the urea-water solution 1 in the hose 2 is used.
- the resistance heating wire 3 is disposed inside the hose line 2 (not shown in FIGS. 1-4, see FIG. 5) and provided with a Kunststoffummante- ment not shown, to corrosion by chemical attack of urea-water solution 1 to avoid.
- FIG. 3 shows that the hose line 2 is fluid-tightly connected at the end to a functional device 12 through which the urea-water solution 1 can flow, with the functional device 12 for connecting the hose line 2 to another element, for example a urea water.
- Dosing device 18 (see Fig. 9 and 10) and at the same time to the end-side liquid-tight sealing of the gap 6 is used.
- the functional device 12 as a connecting element 13 for connecting the hose 2 to the other element 18 on a plug made of plastic.
- the functional device 12 has a polymeric sealing portion 14, which is welded liquid-tight with the casing 4.
- the sealing section 14 is additionally welded in a liquid-tight manner to the hose line 2.
- the sealing section 14 has an outer sealing section 15 connected to the casing 4 and an inner sealing section 16 connected to the hose line 2.
- the sealing portion 14 is integrally formed. Furthermore, it is also connected liquid-tight with the plug 13.
- the gap 6 is limited in each case by an end piece 7, 7 'made of plastic.
- the sealing portion 14 is in this case part of the end piece 7 and the end piece 7 itself part of the functional device 12.
- the other end piece 7 ' is also liquid-tightly connected to the sheath 4 and encloses the hose line 2 liquid-tight.
- the end pieces 7, 7' consist of a laser-transparent material, so that a secure welding of the end pieces 7, 7 'to the casing 4 and the Hose line 2 can be made in a simple manner, which also allows a very space-saving arrangement of the cooling device.
- the cooling water of the engine is used as the coolant 5.
- the cooled portion of the hose 2, in the embodiment has a length between 0.1 and 0.8 m, preferably 0.2 to 0.5 m.
- Fig. 2 it can be seen that one of the two end pieces 7 has both a connection device 8 for the supply of the coolant 5 and a connection device 9 for the removal of the coolant 5.
- the connecting devices 7,8 each have a threaded bore 10 into which the corresponding end piece is inserted.
- a riser is additionally arranged, which is connected to the connecting device 8 of the corresponding end piece 7 and extends to the vicinity of the other end piece 7 ', to ensure a circulation of the coolant 5 within the entire gap 6.
- the urea-water solution 1 and the coolant 5 are guided in countercurrent to each other, whereby a particularly good heat transfer is ensured.
- the hose 2, the casing 4 and the riser 11 are made of a flexible plastic.
- the sheath 4 may additionally be enclosed by a heat insulation element, not shown, which preferably has on its outer layer a metal layer to prevent heat radiation from the outside. This heat-insulating element preferably also extends over the end piece 7 'and / or the functional device 12.
- FIG. 5 shows a detailed view of the hose 2, as it follows the right end of the illustration in Fig. 1 and 3, respectively.
- FIG. 5 shows how the resistance heating wire 3 enters and leaves the hose line 2.
- a branch 17 is provided in the hose line 2.
- a stopper 17 closing (not shown) plugs with two openings for the passage of the lovedsproofdrahtes 3 is arranged. The plug is pressed into the branch 17, so that at the same time a sealing of the area covered by the lovedssortdraht 3 opening is ensured.
- the openings in the plug thus serve both for introduction and for
- the resistance heating wire 3 is spirally wound inside the tubing 2 to achieve the highest possible heating power per unit length.
- the resistance heating wire 3 can of course also be arranged as a simple loop in the hose line 2.
- cooling of the medium 1 by means of the coolant 5 is also made possible in the region of the functional device 12 by means of a coaxial quick-coupling system.
- the system is also characterized by a short assembly time, reduced installation error possibilities and a space-saving design.
- the functional device 12 is in this case designed such that the gap 6 extends into the functional device 12.
- the gap 6 passes through the sealing portion 14 and extends to the connecting element 13
- recesses 20 are provided in the sealing element 14.
- FIG. 8 shows that in this exemplary embodiment the sealing section 14 is additionally part of the connecting element 13 and the connection to another element 18, e.g. the urea-water dosing device, ensures.
- the connecting element 13 has for the secure connection of the other element 18 sealing elements 19, e.g. in the form of O-rings, on.
- the sealing section 14 is both liquid-tight with the hose line 2 and with the jacket 4. welded.
- the sealing portion 14 in this case has an outer sealing portion 15 welded to the casing 4 and an inner sealing portion 16 welded to the hose 2, wherein the outer sealing portion 15 and the inner sealing portion 16 are made of different materials.
- the outer sealing portion 15 and the inner sealing portion 16 are formed as separate elements.
- the materials of said sections 15, 16 are selected so that, on the one hand, optimum welding of the outer sealing section 15 to the casing 4 and, on the other hand, optimum welding of the inner sealing section 16 to the hose line 2 are ensured.
- FIG. 9-11 the sealing section 14 is both liquid-tight with the hose line 2 and with the jacket 4. welded.
- the sealing portion 14 in this case has an outer sealing portion 15 welded to the casing 4 and an inner sealing portion 16 welded to the hose 2, wherein the outer sealing portion 15 and the inner sealing portion 16 are made of different materials.
- the outer sealing portion 15 and the inner sealing portion 16 are
- the inner sealing section 16 is additionally part of the connecting element 13 and here establishes the connection to the urea-water metering device 18.
- the connection of the functional device 12 to the element 18 can take place via a union nut, a bayonet closure or a spring clip (not shown in detail).
- the end piece 7 ' is also welded liquid-tight both with the sheath 4 and with the hose 2.
- the exemplary embodiment according to FIGS. 9-11 is distinguished by injection molded parts for the sealing section 14, which are easy to produce, and also permits automated pre-assembly.
- the sealing section 14 having the outer sealing section 15 and the inner sealing section 16 is integrally formed.
- the media lines described above are operated as follows: During a cold start of the vehicle, in particular at temperatures below - 11 ° C, the resistance heating wire 3 serves to heat the urea-water solution 1 and thus ensures rapid thawing of the solution 1. As soon as the motor vehicle then approaches its operating temperature, sufficient cooling of the urea-water solution 1 is becoming increasingly important. For this purpose, via the circulation of the coolant 5 within the gap 6, an external cooling of the hose 2, whereby overheating of the urea-water solution 1 and thus an outgassing of ammonia is reliably avoided.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Medienleitung, insbesondere zum Transport von Harnstoff-Wasser-Lösungen (1), mit einer Schlauchleitung (2) zum Medientransport und optional mindestens einer Heizeinrichtung (3), vorzugsweise einem an eine Stromquelle anschließbaren Widerstandsheizdraht, zur Beheizung des Mediums (1). Die Schlauchleitung (2) ist, vorzugsweise bereichsweise, von einer flüssigkeitsdichten Ummantelung (4) umgeben, die gemeinsam mit der Schlauchleitung (2) einen von einem, vorzugsweise zur Kühlung des Mediums (1) dienenden, Sekundärmedium (5) durchströmbaren Spalt (6) bildet und die Schlauchleitung (2) ist mit einer vom Medium (1) durchströmbaren Funktionsvorrichtung (12) flüssigkeitsdicht verbunden, wobei die Funktionsvorrichtung (12) zur Verbindung der Schlauchleitung (2) mit einem anderen Element (18) und gleichzeitig zur endseitigen flüssigkeitsdichten Abdichtung des Spaltes (6) dient.
Description
Medienleitung
Die Erfindung betrifft eine Medienleitung, insbesondere zum Transport von Harnstoff- Wasser-Lösungen, mit
- einer Schlauchleitung zum Medientransport und
- optional mindestens einer Heizeinrichtung, vorzugsweise einem an eine Stromquelle anschließbaren Widerstandsheizdraht, zur Beheizung des Mediums.
Eine derartige Vorrichtung ist aus DE 10 2006 006 211 B3 bekannt. Harnstoff-Wasser- Lösungen, beispielsweise genormt nach DIN 70070 und CEFIC (European Chemical
Industry Council), werden zum Beispiel in Verbrennungsabgasen von Dieselmotoren zugegeben, um vor allem die Stickoxidemission zu senken und damit die immer weiter steigenden Anforderungen der Abgasvorschriften zu erfüllen. Für die Leitung der Harnstoff- Wasser-Lösung aus einem Tank zur Einspritzung in die Verbrennungsgase ist in der Regel eine Temperierungsmöglichkeit der Schlauchleitung erforderlich, weil die Harnstoff- Wasser-Lösung aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung den Nachteil hat, dass sie bei ca. - 11 °C ausflockt bzw. gefriert. Andererseits darf die Harnstoff-Wasser-Lösung aber auch keinen zu hohen Temperaturen ausgesetzt werden, da es bei ca. 80 °C zur Bildung von gasförmigem Ammoniak (NH3) kommt, wodurch die ordnungsgemäße Einspritzung der Lösung in die Abgabe erschwert bzw. unmöglich wird.
Bei der aus der genannten DE 10 2006 006 211 B3 bekannten Leitung befindet sich der Widerstandsheizdraht innerhalb der Schlauchleitung. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, den Widerstandsheizdraht an der äußeren Oberfläche der Schlauchleitung anzu- ordnen, die beispielsweise in der EP 2 201 229 B1 beschrieben.
In letzter Zeit besteht zunehmend die Bestrebung, insbesondere bei der Ausrüstung von Personenkraftwagen, die Dosiermodule der Harnstoff-Wasser-Lösung in immer heißeren
BESTÄTIGUNGSKOPIE
Bereichen des Fahrzeugs zu platzieren, also die Einspritzung im Abgasstrang immer weiter in Richtung Motor zu verschieben. Aufgrund der oben beschriebenen begrenzten Temperaturbelastbarkeit der Harnstoff-Wasser-Lösung werden die Dosiermodule dann entsprechend kühlwassergekühlt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Medienleitung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, bei der einerseits ein Überhitzen der Harnstoff-Wasser- Lösung auf konstruktiv einfache Weise sicher vermieden wird und die andererseits einen platzsparenden Aufbau aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schlauchleitung, vorzugsweise bereichsweise, von einer flüssigkeitsdichten Ummantelung umgeben ist, die gemeinsam mit der Schlauchleitung einen von einem, vorzugsweise zur Kühlung des Mediums dienenden, Sekundärmedium durchströmbaren Spalt bildet und dass die Schlauchleitung mit einer vom Medium durchströmbaren Funktionsvorrichtung endseitig flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei die Funktionsvorrichtung zur Verbindung der Schlauchleitung mit einem anderen Element und gleichzeitig zur endseitigen flüssigkeitsdichten Abdichtung des Spaltes dient. Als Sekundärmedium und somit als Kühlmittel kann beispielsweise als Kühlwasser des Motors verwendet werden. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, einen separaten Kühl- kreislauf mit einem entsprechend separaten Kühlmittel vorzusehen, wobei dieser Kühlkreislauf vorzugsweise bei deutlich niedrigen Temperaturen als der Motorkühlkreislauf arbeitet. Hierdurch wird auf eine konstruktiv sehr einfache Art und Weise vermieden, dass die Harnstoff-Wasser-Lösung Temperaturen von über 80 °C annimmt. Eine ungewünschte Freisetzung von Ammoniak, welcher eine ordnungsgemäße Eindosierung der Harnstoff-Wasser- Lösung über das Dosiermodul erheblich erschwert bzw. sogar unmöglich macht, wird hierdurch sicher vermieden. Darüber hinaus wird hierdurch auch die Gefahr einer zu hohen Temperaturbelastung der Schlauchleitung selbst vermieden. Die erfindungsgemäße Funktionsvorrichtung besitzt eine Mehrfunktionalität, da sie einerseits zur Anbindung der Schlauchleitung an ein anderes Element dient und andererseits die endseitige flüssigkeits- dichte Begrenzung des Spaltes sicherstellt. Diese Mehrfunktionalität gewährleistet einen sehr kompakten Aufbau der Medienleitung und damit einen platzsparenden Einbau.
Zweckmäßigerweise weist die Funktionsvorrichtung ein, vorzugsweise als Stecker ausgebildetes, Verbindungselement zum Anschluss der Schlauchleitung an das andere Element auf. Ferner kann die zweckmäßigerweise aus Kunststoff bestehende Funktionsvorrichtung
einen Abdichtungsabschnitt aufweisen, der mit der Ummantelung flüssigkeitsdicht verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Spalt endseitig jeweils von einem, vor- zugsweise aus Kunststoff bestehenden, Endstück begrenzt, welche mit der Ummantelung flüssigkeitsdicht verbunden sind und die Schlauchleitung ebenfalls flüssigkeitsdicht umschließen. Hierbei ist der Abdichtungsabschnitt Bestandteil des dem Schlauchleitungsende zugeordneten Endstücks und dieses Endstück Bestandteil der Funktionsvorrichtung. Dieses Endstück kann sowohl eine Anschlussvorrichtung für die Zufuhr des Kühlmittels als auch eine Anschlussvorrichtung für die Abfuhr des Kühlmittels aufweisen. Hierdurch wird die Versorgung des Spaltes mit Kühlmittel und dessen Abtransport konstruktiv vereinfacht, da hier die beiden entsprechenden Kühlmittelschlauchanschlüsse mit demselben Endstück verbunden werden. Generell kann ein Endstück eine oder mehrere Anschlussvorrichtungen aufweisen. Zweckmäßigerweise besitzt eine Anschlussvorrichtung jeweils eine Gewinde- bohrung, die in das entsprechende Endstück eingebracht ist. In diese Gewindebohrung kann dann das Anschlussende des entsprechenden Kühlmittelschlauches für die Kühlmittelzufuhr bzw. -abfuhr einfach eingeschraubt werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, als Anschlussvorrichtungen angespritzte oder angeschweißte Kupplungselemente vorzusehen.
Sofern in einem Endstück beide Anschlussvorrichtungen vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, in dem Spalt zusätzlich ein Steigrohr anzuordnen, welches mit einer der beiden Anschlussvorrichtungen verbunden ist und sich bis in die Nähe des anderen Endstückes erstreckt, um eine Zirkulation des Kühlmittels innerhalb des gesamten Spaltes sicherzustel- len. In diesem Fall muss das Kühlmittel zunächst durch das Steigrohr strömen, bevor es in den Spalt zwischen Schlauchleitung und Ummantelung eintritt und danach wieder zu dem Endstück mit beiden Anschlussvorrichtungen zurückfließt. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Kühlmittel zunächst durch den Spalt strömt, bevor es über das Steigrohr zurück zum Endstück mit den Anschlussvorrichtungen transportiert wird.
Die Schlauchleitung und / oder die Ummantelung und / oder das Steigrohr bestehen zweckmäßigerweise aus einem flexiblen Kunststoff. Dies ist erforderlich, um beispielsweise die Medienleitung über den Unterboden eines Kraftfahrzeuges zu führen, wobei hierfür in der Regel eine mehrfache Biegung mit ggf. engen Biegeradien erforderlich ist.
Die Heizeinrichtung kann im Inneren der Schlauchleitung angeordnet sein. In diesem Fall muss sichergestellt sein, dass die Heizeinrichtung nicht durch die Hamstoff-Wasser- Lösung chemisch angegriffen wird. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Heizeinrichtung an der Außenseite der Schlauchleitung anzuordnen. Dann erfolgt -je nach Be- triebszustand - sowohl die Beheizung der Harnstoff-Wasser-Lösung bei einem Kaltstart im Winter als auch die Kühlung der Harnstoff-Wasser-Lösung bei Betriebstemperatur des Motors über die äußere Oberfläche der Schlauchleitung.
Um eine Aufheizung des Kühlmittels über die äußere Oberfläche der Ummantelung zu mi- nimieren, ist diese zweckmäßigerweise von einem Wärmedämmelement umschlossen. Dieses kann an seiner Außenseite eine Metallschicht aufweisen, welche insbesondere den Wärmestrahlungseinfluss von außen auf das Kühlmittel reduziert.
Bei einer Innenbeheizung der Schlauchleitung liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Heizeinrichtung über mindestens eine Abzweigung in der Schlauchleitung in die Schlauchleitung hinein und / oder aus dieser herausgeführt ist. Zweckmäßigerweise ist im Bereich der Abzweigung ein die Abzweigung verschließender Stopfen mit mindestens einer Öffnung zur Durchführung der Heizeinrichtung angeordnet. Dieser Stopfen kann in die Abzweigung eingepresst sein, so dass hierdurch gleichzeitig eine Abdichtung der von der Heizeinrich- tung durchfassten Öffnung gewährleistet ist. Im Rahmen der Erfindung liegt es insbesondere auch, dass zwei Öffnungen vorgesehen sind, nämlich für beide Anschlussbereiche der als Schlaufe innerhalb der Schlauchleitung angeordneten Heizeinrichtung. Der Stopfen weist dann in diesem Fall eine Öffnung für die Hineinführung und eine Öffnung für die Herausführung der Heizeinrichtung auf. Der Stopfen kann mittels einer Presshülse in die Abzweigung eingepresst sein und besteht vorzugsweise auf PTFE. Die Presshülse kann an der Außenseite der Abzweigung angeordnet sein und aus Metall, vorzugsweise Edelstahl oder Messing bestehen. Sofern ein Widerstandsheizdraht als Heizeinrichtung vorgesehen ist, ist dieser zweckmäßigerweise mit einer Kunststoffummantelung versehen, um eine Korrosion des Heizdrahtes sicher zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Spalt bis in die Funktionsvorrichtung hinein. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch zusätzlich auch eine Kühlung der Funktionsvorrichtung mit dem Sekundärmedium möglich ist und somit die Harnstoff-Wasser-Lösung auch beim Durchströmen der Funktionsvorrichtung entsprechend gekühlt wird. Vorzugsweise umfasst der Spalt den Abdichtungsabschnitt und erstreckt sich
bis zum Verbindungselement. Dies gewährleistet eine besonders gute Kühlung des Mediums auch im Bereich der Funktionsvorrichtung. Zweckmäßigerweise sind der Abdichtungsabschnitt und das Verbindungselement flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, so dass es auch beim Einströmen des Kühlmittels vom Abdichtungsabschnitt in das Verbindungsele- ment zu keiner Leckage kommt.
Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass der Abdichtungsabschnitt zusätzlich auch flüssigkeitsdicht mit der Schlauchleitung verbunden, verzugsweise verschweißt, ist.
Zweckmäßigerweise weist der Abdichtungsabschnitt einen mit der Ummantelung flüssig- keitsdicht verbundenen Außendichtungsabschnitt sowie einen mit der Schlauchleitung flüssigkeitsdicht verbundenen Innendichtungsabschnitt auf, wobei der Außendichtungsabschnitt und der Innendichtungsabschnitt vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dies hat den Vorteil, dass die Materialien dieser Dichtungsabschnitte gezielt auf die Materialien von Schlauchleitung bzw. Ummantelung abgestimmt werden können, so dass eine optimale Verschweißung von Außendichtungsabschnitt mit Ummantelung einerseits und Innendichtungsabschnitt mit Schlauchleitung auf der anderen Seite gewährleistet ist. Hierdurch ergeben sich Einsparungen aufgrund einer vereinfachten Fertigung und/oder Materialkosteneinsparungen. Der Außendichtungsabschnitt und der Innendichtungsabschnitt können als separate Elemente ausgebildet sein. Alternativ hierzu es aber auch mög- lieh, dass der Abdichtungsabschnitt mit Außendichtungsabschnitt und Innendichtungsabschnitt einstückig ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Außendichtungsabschnitt und / oder Innendichtungsabschnitt zusätzlich Bestandteil des Verbindungselemen- tes. Hierdurch ist auf konstruktiv sehr einfach Weise sichergestellt, dass einerseits eine sichere Flüssigkeitsabdichtung gewährleistet ist und andererseits der Abdichtungsabschnitt direkt mit einem anderen Element, beispielsweise einem Dosiermodul für die Harnstoff- Wasser-Lösung, verbunden werden kann. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Funktionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 1.
Beim Transport einer Harnstoff-Wasser-Lösung in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung der erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen Medienleitung, dient entsprechend die Heizeinrichtung zur Beheizung der Harnstoff-Wasser-Lösung bei einem Kaltstart des Kraft-
fahrzeuges und das Sekundärmedium zur Kühlung der Harnstoff-Wasserlösung bei Betriebstemperatur des Kraftfahrzeugs.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Medienleitung ist jedoch nicht auf den Transport von Harnstoff-Wasser-Lösungen beschränkt. Alternativ kann die Medienleitung z.B. auch zum Transport von Trinkwasser, Getränken, wie zum Beispiel Bier, Limonade, Cola oder dergleichen, eingesetzt werden. Entsprechend muss das Sekundärmedium nicht zwingend zur Kühlung des Mediums dienen, sondern kann alternativ beispielsweise auch diesem zugeführt werden oder auch zur Beheizung des Mediums dienen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Medienleitung,
Fig. 2 den Schnitt B-B in Fig. 1 ,
Fig. 3 den Schnitt A-A in Fig. 1 , Fig. 4 den Schnitt C-C in Fig. 1 ,
Fig. 5 eine rechts an die Fig. 1 bzw. Fig. 3 anschließende Darstellung,
Fig. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 den Schnitt B-B in Fig. 6,
Fig. 8 den Schnitt A-A in Fig. 6, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Medienleitung,
Fig. 10 den Schnitt A-A in Fig. 9,
Fig. 11 den Schnitt B-B in Fig. 10,
Fig. 12 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 den Schnitt B-B in Fig. 12 und Fig. 14 den Schnitt A-A in Fig. 12.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Medienleitung für eine Harnstoff-Wasser-Lösung 1 , wobei die Leitung zur Dosierung der Lösung 1 in einen (nicht dargestellten) Abgasstrang eines Dieselkraftfahrzeuges zwecks Reduzierung von Stickoxidemissionen dient. Die Medienlei- tung weist eine polymere Schlauchleitung 2 zum Transport der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 sowie als Heizeinrichtung 3 (siehe Fig. 5) ein an eine (nicht dargestellte) Stromquelle anschließbaren Widerstandsheizdraht zur Beheizung der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 auf. Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass der Widerstandsheizdraht 3 lediglich optional vorgesehen ist. Alternativ ist es auch möglich, die Beheizung der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 über ein flüssiges Heizmedium vorzunehmen. In diesem Fall weist die Heizeinrichtung einen Schlauch zur Führung des Heizmediums auf. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass das nachstehend beschriebene Kühlmittel beim Kaltstart des Kraftfahrzeugmotors zur Beheizung der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 genutzt wird, während es bei Betriebstemperatur des Motors dessen Überhitzung vermeidet. In diesem Fall ist keine separate Heizein- richtung erforderlich.
Die Schlauchleitung 2 ist bereichsweise von einer flüssigkeitsdichten, ebenfalls schlauchförmigen polymeren Ummantelung 4 umgeben, die gemeinsam mit der Schlauchleitung 2 einen von einem Kühlmittel 5 durchströmbaren Spalt 6 (siehe insb. Fig. 4) bildet, der zur äußeren Kühlung der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 in der Schlauchleitung 2 dient. Der Widerstandsheizdraht 3 ist im Inneren der Schlauchleitung 2 angeordnet (in Fig. 1-4 nicht dargestellt, siehe hierzu Fig. 5) und mit einer nicht näher dargestellten Kunststoffummante- lung versehen, um eine Korrosion durch einen chemischen Angriff der Harnstoff-Wasser- Lösung 1 zu vermeiden.
Der Fig. 3 ist zu entnehmen, dass die Schlauchleitung 2 endseitig mit einer von der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 durchströmbaren Funktionsvorrichtung 12 flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei die Funktionsvorrichtung 12 zur Verbindung der Schlauchleitung 2 mit einem anderen Element, beispielsweise einer Hamstoff-Wasser-Dosiereinrichtung 18 (vergl. Fig. 9 und 10) und gleichzeitig zur endseitigen flüssigkeitsdichten Abdichtung des Spaltes 6 dient.
Im Ausführungsbeispiel weist die Funktionsvorrichtung 12 als Verbindungselement 13 zum Anschluss der Schlauchleitung 2 an das andere Element 18 einen Stecker aus Kunststoff auf. Die Funktionsvorrichtung 12 besitzt einen polymeren Abdichtungsabschnitt 14, der mit der Ummantelung 4 flüssigkeitsdicht verschweißt ist. Ferner ist der Abdichtungsab- schnitt 14 zusätzlich flüssigkeitsdicht mit der Schlauchleitung 2 verschweißt. Der Abdichtungsabschnitt 14 weist hierzu einen mit der Ummantelung 4 verbundenen Außendich- tungsabschnitt 15 sowie einen mit der Schlauchleitung 2 verbundenen Innendichtungsab- schnitt 16 auf. Der Abdichtungsabschnitt 14 ist einstückig ausgebildet. Ferner ist er mit dem Stecker 13 ebenfalls flüssigkeitsdicht verbunden.
Wie den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, ist der Spalt 6 endseitig jeweils von einem Endstück 7,7' aus Kunststoff begrenzt. Der Abdichtungsabschnitt 14 ist hierbei Bestandteil des Endstücks 7 und das Endstück 7 selbst Bestandteil der Funktionsvorrichtung 12. Das andere Endstück 7' ist ebenfalls mit der Ummantelung 4 flüssigkeitsdicht verbunden und um- schließt auch die Schlauchleitung 2 flüssigkeitsdicht. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, übergreifen die Endstücke 7,7' jeweils die Ummantelung 4. Die Endstücke 7,7' bestehen aus einem lasertransparenten Werkstoff, so dass eine sichere Verschweißung der Endstücke 7,7' mit der Ummantelung 4 und der Schlauchleitung 2 auf einfache Weise hergestellt werden kann, die zudem eine äußerst platzsparende Anordnung der Kühlungseinrichtung ermöglicht. Im Ausführungsbeispiel wird als Kühlmittel 5 das Kühlwasser des Motors verwendet. Der gekühlte Abschnitt der Schlauchleitung 2 weist im Ausführungsbeispiel eine Länge zwischen 0,1 und 0,8 m, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 m auf.
Insbesondere der Fig. 2 ist zu entnehmen, dass eines der beiden Endstücke 7 sowohl eine Anschlussvorrichtung 8 für die Zufuhr des Kühlmittels 5 als auch eine Anschlussvorrichtung 9 für die Abfuhr des Kühlmittels 5 aufweist. Die Anschlussvorrichtungen 7,8 weisen jeweils eine Gewindebohrung 10 auf, in die das entsprechende Endstück eingebracht ist. In dem Spalt ist zusätzlich ein Steigrohr angeordnet, welches mit der Anschlussvorrichtung 8 des entsprechenden Endstücks 7 verbunden ist und sich bis in die Nähe des anderen End- Stücks 7' erstreckt, um eine Zirkulation des Kühlmittels 5 innerhalb des gesamten Spaltes 6 sicherzustellen. Im Ausführungsbeispiel werden außerdem die Harnstoff-Wasser-Lösung 1 und das Kühlmittel 5 im Gegenstrom zueinander geführt, wodurch ein besonders guter Wärmeübergang gewährleistet ist. Die Schlauchleitung 2, die Ummantelung 4 und das Steigrohr 11 bestehen aus einem flexiblen Kunststoff.
Die Ummantelung 4 kann zusätzlich von einem nicht näher dargestellten Wärmedämmelement umschlossen sein, welches vorzugsweise an seiner Außenschicht eine Metallschicht aufweist, um Wärmeeinstrahlung von außen abzuhalten. Dieses Wärmedämmelement erstreckt sich vorzugsweise auch über das Endstück 7' und/oder die Funktionsvorrichtung 12.
Die Fig. 5 zeigt eine detaillierte Darstellung der Schlauchleitung 2, wie sie sich an das rechte Ende der Darstellung in Fig. 1 bzw. 3 anschließt. Der Fig. 5 ist zu entnehmen, wie der Widerstandsheizdraht 3 in die Schlauchleitung 2 hinein- und aus dieser herausgeführt wird. Man erkennt, dass hierzu eine Abzweigung 17 in der Schlauchleitung 2 vorgesehen ist. Im Bereich der Abzweigung 17 ist ein die Abzweigung 17 verschließender (nicht dargestellter) Stopfen mit zwei Öffnungen zur Durchführung des Widerstandsheizdrahtes 3 angeordnet. Der Stopfen ist in die Abzweigung 17 eingepresst, so dass hierdurch gleichzeitig eine Abdichtung der von dem Widerstandsheizdraht 3 durchfassten Öffnung gewährleistet ist. Die Öffnungen in dem Stopfen dienen somit sowohl zur Hineinführung als auch zur
Herausführung des Widerstandsheizdrahtes 3. In Fig. 5 ist der Widerstandsheizdraht 3 innerhalb der Schlauchleitung 2 spiralförmig gewickelt, um eine möglichst hohe Heizleistung pro Längeneinheit zu erzielen. Alternativ hierzu kann der Widerstandsheizdraht 3 jedoch selbstverständlich auch als einfacher Schlaufe in der Schlauchleitung 2 angeordnet sein.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 - 8 wird mittels eines koaxialen Schnellkupp- lungssystems auch im Bereich der Funktionsvorrichtung 12 eine Kühlung des Mediums 1 durch das Kühlmittel 5 ermöglicht. Das System zeichnet sich zusätzlich durch eine kurze Montagezeit, reduzierte Montagefehlermöglichkeiten sowie einen platzsparenden Aufbau auf. Die Funktionsvorrichtung 12 ist hierbei derart ausgebildet, dass sich der Spalt 6 bis in die Funktionsvorrichtung 12 hinein erstreckt. Der Spalt 6 durchfasst den Abdichtungsabschnitt 14 und erstreckt sich bis zum Verbindungselement 13 Hierzu sind im Abdichtungselement 14 Ausnehmungen 20 vorgesehen. Die Fig. 8 zeigt, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Abdichtungsabschnitt 14 zusätzlich Bestandteil des Verbindungselements 13 ist und die Anbindung an ein anderes Element 18, z.B. die Harnstoff-Wasser- Dosiervorrichtung, sicherstellt. Das Verbindungselement 13 weist zum sicheren Anschluss des anderen Elementes 18 Dichtungselemente 19, z.B. in Form von O-Ringen, auf.
Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 9 - 1 1 ist der Abdichtungsabschnitt 14 so- wohl flüssigkeitsdicht mit der Schlauchleitung 2 als auch mit der Ummantelung 4 ver-
schweißt. Der Abdichtungsabschnitt 14 weist hierbei einen mit der Ummantelung 4 verschweißten Außendichtungsabschnitt 15 sowie einen mit der Schlauchleitung 2 verschweißten Innenabdichtungsabschnitt 16 auf, wobei Außendichtungsabschnitt 15 und Innendichtungsabschnitt 16 aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Hierzu sind der Au- ßendichtungsabschnitt 15 und der Innendichtungsabschnitt 16 als separate Elemente ausgebildet. Die Materialien der genannten Abschnitte 15, 16 sind so ausgewählt, dass einerseits eine optimale Verschweißung des Außendichtungsabschnittes 15 mit der Ummantelung 4 und andererseits eine optimale Verschweißung des Innendichtungsabschnittes 16 mit der Schlauchleitung 2 gewährleistet sind. Wie insbesondere der Fig. 10 zu entnehmen ist, ist der Innendichtungsabschnitt 16 zusätzlich Bestandteil des Verbindungselements 13 und stellt hier den Anschluss an die Harnstoff-Wasser-Dosiervorrichtung 18 her. Der Außendichtungsabschnitt 15 hingegen dient zusätzlich zur Abdichtung des Spalts 6 gegenüber der Harnstoff-Wasser-Dosiervorrichtung 18. Die Anbindung der Funktionsvorrichtung 12 an das Element 18 kann über eine Überwurfmutter, einen Bajonettverschluss oder eine Federklammer erfolgen (nicht näher dargestellt). Das Endstück 7' ist ebenfalls sowohl mit der Ummantelung 4 als auch mit der Schlauchleitung 2 flüssigkeitsdicht verschweißt. Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 9 - 11 zeichnet sich durch einfach herzustellende Spritzgussteile für den Abdichtungsabschnitt 14 aus und erlaubt außerdem eine automatisierte Vormontage.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 12 - 14 ist der den Außendichtungsabschnitt 15 und Innendichtungsabschnitt 16 aufweisende Abdichtungsabschnitt 14 hingegen einstückig ausgebildet. Die oben beschriebenen Medienleitungen werden wie folgt betrieben: Bei einem Kaltstart des Fahrzeuges, insbesondere bei Temperaturen unter - 11 °C, dient der Widerstandsheizdraht 3 zu Beheizung der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 und stellt somit ein schnelles Auftauen der Lösung 1 sicher. Sobald sich das Kraftfahrzeug dann seiner Betriebstemperatur nähert, gewinnt zunehmend die ausreichende Kühlung der Harnstoff-Wasser-Lösung 1 an Bedeutung. Hierzu erfolgt über die Zirkulation des Kühlmittels 5 innerhalb des Spaltes 6 eine äußere Kühlung der Schlauchleitung 2, wodurch eine Überhitzung der Harnstoff- Wasser-Lösung 1 und damit eine Ausgasung von Ammoniak sicher vermieden wird.
- Patentansprüche -
Claims
Medienleitung, insbesondere zum Transport von Harnstoff-Wasser-Lösungen (1), mit einer Schlauchleitung (2) zum Medientransport und optional mindestens einer Heizeinrichtung (3), vorzugsweise einem an eine Stromquelle anschließbaren Widerstandsheizdraht, zur Beheizung des Mediums (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchleitung (2), vorzugsweise bereichsweise, von einer flüssigkeitsdichten Ummantelung (4) umgeben ist, die gemeinsam mit der Schlauchleitung (2) einen von einem, vorzugsweise zur Kühlung des Mediums (1) dienenden, Sekundärmedium (5) durchströmbaren Spalt (6) bildet und dass die Schlauchleitung (2) mit einer vom Medium (1) durchströmbaren Funktionsvorrichtung (12) flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei die Funktionsvorrichtung (12) zur Verbindung der Schlauchleitung (2) mit einem anderen Element (18) und gleichzeitig zur endseitigen flüssigkeitsdichten Abdichtung des Spaltes (6) dient.
Medienleitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsvorrichtung (12) ein, vorzugsweise als Stecker ausgebildetes, Verbindungselement (13) zum Anschluss der Schlauchleitung (2) an das andere Element aufweist.
Medienleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsvorrichtung (12) einen Abdichtungsabschnitt (14) aufweist, der mit der Ummantelung (4) flüssigkeitsdicht verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist.
Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalt (6) bis in die Funktionsvorrichtung (12) hinein erstreckt.
Medienleitung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (6) den Abdichtungsabschnitt (14) durchfasst und sich bis zum Verbindungselement (13) erstreckt.
6. Medienleitung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtungsabschnitt (14) und das Verbindungselement (13) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.
7. Medienleitung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtungsabschnitt (14) zusätzlich auch flüssigkeitsdicht mit der Schlauchleitung (2) verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist.
8. Medienleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtungsabschnitt (14) einen mit der Ummantelung (4) flüssigkeitsdicht verbundenen Außendich- tungsabschnitt (15) sowie einen mit der Schlauchleitung (2) flüssigkeitsdicht verbundenen Innendichtungsabschnitt (16) aufweist, wobei Außendichtungsabschnitt (15) und Innendichtungsabschnitt (16) vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien beste- hen.
9. Medienleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendichtungsabschnitt (15) und der Innendichtungsabschnitt (16) als separate Elemente ausgebildet sind.
10. Medienleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendichtungsabschnitt (15) und/oder der Innendichtungsabschnitt (16) zusätzlich Bestandteil des Verbindungselement (13) sind.
11. Funktionsvorrichtung (12) für eine Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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