具有至少一个带两个连接端部的介质管道的可加热的介质管道的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可加热介质管道(1、1a、1b、1c、1d)，其具有带两个连接端部(2、2a、2b>3、3a、3b)，特别是管道连接器，的至少一个介质管道(7、7a、7b)和至少两个电加热元件(10、10a、10b、11、11a、11b、12、12a、12b、13、13a、13b)。本发明提供的可加热介质管道的特征在于，设置有至少一个装置，藉此在所述可加热介质管道的两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)实现或提供差异化的热输入和/或输出。
【专利说明】具有至少一个带两个连接端部的介质管道的可加热的介质管道
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有至少一个带两个连接端部的介质管道的可加热的介质管道。【背景技术】
[0002]具有至少一个可加热的介质管道和可至少部分加热的管道连接器的组装介质管道在现有技术中是已知的。尤其是在车辆中，设置有用于输送至少是流体介质的介质管道。在低温下，介质管道有冻结的危险，因此对其加热。管道连接器用于连接至少两个介质管道或用于将介质管道连接到所需单元。通常此类介质都是通过介质管道输送，而此类介质由于冰点较高因此即使在相当高的环境温度下也易于冻结，因此例如车辆的功能可能受损甚至受到很大干扰。这在用于挡风玻璃清洗系统的水管线的情况下特别明显，这与介质管道的情形相同，所述介质管道的情形是，借助于该介质管道来输送作为介质的尿素水溶液，该尿素水溶液被用作具有所谓SCR催化转换器的柴油发动机的NOx反应助剂。
[0003]组装的可加热介质管道的两个连接端部通常由连接在介质管道的端部的两个管道连接器形成。加热元件用于加热介质管道和/或连接端部或管道连接器。为此目的，它可以设置在所述介质管道、以及连接端部或管道连接器的内部和/或外部。加热元件可被串联地电连接且连接到公共电流源或电压源。
[0004]从W02010/063629还已知有对电并联的加热元件进行操作，并向每个加热元件单独供应经过控制或调节的工作电流，用于调节它们的加热输出。此处，每个加热元件被分别施加各自的工作电压，其中，利用以一定脉冲占空比定时以便调节加热输出的脉宽调制控制，从电源电压产生各工作电压。所得到的各加热元件的工作电流都是从经过定时的脉冲工作电压的有效值和加热元件在不同情况下的瞬时温度依赖电阻得到的。
[0005]从W02008/131993A1还已知有提供一种组装完成的介质管道的加热丝的电串联和并联。此外，该现有技术公开文献中公开了一个管道连接器中的加热丝在不同情况下与管道的绕丝中的至少一个电串联，并且位于两个管道连接器之一的两个串联的连接端部在各个情况下被朝外引导，以连接电压源和/或进一步的连接。加热导体可以沿管道设置并使其电阻在特定部分不同，使得在特定部分产生不同的加热输出。
[0006]因此，在现有技术中的上述组装介质管道中，各个加热元件或加热丝在不同情况下都可以彼此串联和/或并联连接。此外，根据W02010/063629A2，能够向各个加热元件供应彼此独立的电能，并由此来调整各自所需的加热输出。在这种可加热介质管道的应用中，通常会导致在介质管道的两个连接端部，特别是在两个管道连接器处，存在不同热需求的问题。
【发明内容】
[0007]因此，根据权利要求1前序部分的本发明的目的在于开发可加热的介质管道，使得根据使用情况，可以在介质管道的连接端部上施加不同的热需求。[0008]该目的是通过根据权利要求1前序部分的可加热介质管道来实现的，其中设置有至少一个装置，借此能够实现或者在介质管道的两个连接端部提供差异化的热输入和/或输出。在从属权利要求中对本发明的改进进行限定。
[0009]结果，与现有技术，特别是W02010/063629A2相比，不是对每个单独的加热元件的加热输出进行控制，而是以更简单的方式，在介质管道的连接端部提供了差异化的热输入和/或输出。在此，热输出应被理解为是指热输入或传递到流过介质管道的介质中，介质管道连接有至少一个端部侧管道连接器、单元和/或组件。热传递通常借助于热传导而发生。在不同情况下，以应用特有的方式出现了热输入或热输出的差异。如果，例如，由于不同的环境温度，造成介质管道的两个连接端部存在不同的热需求，其结果是在使用中形成一个较暖或暖的端部以及相比之下较冷或冷的端部(其中例如在机动车的情形下，冷端被布置在水箱的方向上，暖端被布置在喷射装置的计量点的方向上，即接近排气系统分支或发动机)，则可以在介质管道的两个连接端部提供不同的输出耦合作为单元。在可加热介质管道的热或较暖区域中，该区域所存在的热辐射通常已经足够用于加热流经该可加热介质管道的介质，即，特定地用于在车辆外部为低环境温度的情况下对其解冻。特别是，可以在管道连接器的两个连接端部设置不同绕数和/或不同布置的加热元件、特别是加热丝。在两个连接端部有相等数量的加热丝或加热元件的情况下，例如可以通过在连接端部处或管道连接器设置加热元件和/或加热元件引导件的不同间距，来改变该处的输出耦合。
[0010]此外，不同的加热元件可以设置在两个连接端部和/或所述加热元件可以在两个连接端部的区域中具有不同的电阻。因此，通过在连接端部的不同输出耦合来满足介质管道的两个连接两端不同的散热需求。例如，一个连接端部处存在热区域(如上文所提到的，例如靠近发动机或排气系统分支的计量点附近)，其中，使用相比另一连接端部电阻更低的加热元件，另一连接端部被构造为冷区域(如上文所提到的，例如，在水箱的区域中)，并且可以对该区域设置第二加热元件的相对较高的电阻。此处，连接端部可以是管道连接器，例如 QC (quick connector,快速连接器)。
[0011]此外，沿介质管道延伸并用于布置在连接端部处、上或上方的加热元件，特别是管道连接器，以及用于布置在另一连接端部处、上或上方的第三加热元件可以被设置于两个连接端部之一，其中，所述第三加热元件被连接到另外两个加热元件。由此，在另一连接端部不设置额外的加热元件，而是用沿所述介质管道延伸的加热元件或加热丝来加热这一连接端部。介质管道的另一连接端部由所述第三加热元件来加热。在两个连接端部提供不同的热质量(其中例如位于一个连接端部的单元具有较高的热质量)时，这样的布置是特别合适的。因此可以通过在连接端部改变加热元件的数目和排列而在设置可加热介质管道时将此考虑在内。在喷射装置的靠近发动机或排气系统支路的计量侧，不需要加热元件来加热管道连接器，如果条件允许，甚至不需要加热介质管道的一部分，因为那里存在热，然而，优选地，在可加热介质管道的水箱侧端部，加热那里的管道连接器，因为没有热量从水箱外部耦合于此。
[0012]此外，可以设置两个加热元件，其中一个或两个加热元件被布置在仅在一个连接端部、特别是管道连接器处或上。因此，在这里只设置有两个加热元件，并且两个连接端部中仅有一个被加热，而没有在另一连接端部处或上设置加热元件来进行加热。
[0013]进一步证明优选的是设置三个加热元件，其中至少一个加热元件被仅布置在一个连接端部，特别是管道连接器处或上。因此，只有一个连接端部被加热。然而，当设置三个加热元件时，也可以在另一连接端部处或上设置加热元件来对该连接端部进行加热。
[0014]此外，可以设置两个加热元件，其中，在不同情况下一个加热元件被仅布置在一个连接端部，特别是管道连接器处或上。因此，仅设置有两个加热元件，它们沿介质管道延伸并在不同情况下加热元件之一在连接端部之一处或上延伸。
[0015]另外还证明了如果两个连接两端、尤其管道连接器，为不同的导热构造，那么是优选的。为了构建传导性更好的一个连接端部，可使用金属和/或传导塑料作为例如该连接端部处的材料，而另一连接端部(相比第一连接端部传导性差)包括例如标准塑料、如聚乙烯，其几乎没有传导性。结果，得益于介质管道的两个连接端部处，特别是介质管道的管道连接器处不同的热耦合，可以获得提升的热负荷能力。此外，一个连接端部可以被构造为耦合部件，而另一个连接端部可用于例如插头连接器，以更好地将热输入到所连接的组件。得益于不同的热导率，可以在管道连接器的区域提供较好的温度分布，并由此提供更好的散热来防止产生所谓的热点。因此，能够在那些温度可能增高的点以有针对性的方式产生散热。
[0016]此外，还能够保证热输入到所连接的组件，以在管道连接器或连接端部的区域提供更好的热传导，其中设置有热传导性不同的连接端部。由此，可以借助与介质管道连接的连接端部或管道连接器的上述不同传导性来控制输入到所连接的组件的热。
[0017]为了使热输入到至少一个连接端部，可优选地提高该连接端部或管道连接器的热导率。因此，特别设置有导热管道连接器或QC (快速连接器)。
[0018]进一步证明优选的是，使加热元件形成至少两个电路，该两个电路用于对两个连接端部、特别是管道连接器进行独立和/或不同加热，以上述方式将加热元件彼此连接。第一电路在这里可以包括连接端部和介质管道，第二电路可以只包括另一个连接端部。此外，还能够以不同的调节策略来操作至少两个电路，特别是，尤其当超过预定温度阈值时，将这两个电路之一选择性关闭。此外，还能够提供所述至少一个电路的定时操作和/或连续操作。通过设置上述不同的电路来对可加热介质管道的各个区域进行差异化加热，可以满足管道介质的两端或连接端部的不同热需求。介质管道的两个连接端部的这种不同热需求例如可以由不同的环境温度或者由于对介质管道的连接区域(即，连接端部)的输出耦合的不同需求而引起。特别是在可加热介质管道的连续绕线的情况下，第一电路可以包括一个连接端部，特别是管道连接器和介质管道，而第二电路仅包括另一个连接端部或另一个管道连接器。
[0019]为所述至少两个电路提供不同的调节策略可指在超过或下探至(undershooting)某一预定温度阈值、又或者定时操作或连续操作的情况下选择性切换所述两个电路中的至少一个，从而导致，例如，一个电路比另一个更早地关闭，以便满足在介质管道的两端或两个连接端部(管道连接器)处的不同热需求。
[0020]进一步证明优选的是，将不同加热特性的加热元件彼此组合起来，或者以可组合方式来构造，特别是在一个连接端部处或上设置具有PTC特性的一个加热元件。PTC意味着正温度系数(positive temperature coefficient),通常是电阻，即电阻在一定温度时或在较小温度范围内的突然增大。PTC电阻是电流传导材料，在较低温度下比在高温下更好地传导电流。其电阻随着温度增加而增大。因此，这种类型的电阻具有正温度系数。[0021]例如，具有PTC电阻的加热元件被设置在其中一个连接端部上，其中该连接端部构成了所述可加热介质管道的热区域。因此，可以在此处设置具有不同加热特性或者尤其是温度特性的加热元件的组合，其中上述组合例如被用于防止过热的保护。这里，特别是，可以提供加热元件的自调节特性。
[0022]可加热介质管道可包括一个布置在另一个中的至少两个介质管道，其中一个内部介质管道可被内部加热，可加热介质可以在所述至少一个内部介质管道与外部介质管道之间的中间空间内流动。因此，介质管道可以由一个布置在另一个中的多个介质管道构成，其中至少一个可通过加热元件来加热而待加热介质可以在两个介质管道之间流动。
[0023]进一步证明优选的是，为了不同的热耗散，在介质管道的连接端部设置具有不同热绝缘特性的装置。例如，可以通过在其中一个连接端部设置外部隔热帽，而在另一连接端部不设置这样的隔热帽来建立热绝缘。也可以在相应的连接端部设置具有不同隔热性能的其它类型的外壳或具有壳功能的装置，以便在此处实现不同的热耗散。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更详细地描述本发明，基于以下附图更详细地解释本发明的示例性实施方式。在附图中:
[0025]图1表示本发明的组装可加热介质管道的侧视图，
[0026]图2表示图1的可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第一实施方式的示意性概图，
[0027]图3表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第二实施方式的示意性概图，
[0028]图4表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第三实施方式的示意性概图，
[0029]图5表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第四实施方式的示意性概图，
[0030]图6表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第五实施方式的示意性概图，
[0031]图7表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第六实施方式的示意性概图，
[0032]图8表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第七实施方式的示意性概图，
[0033]图9表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第八实施方式的示意性概图，
[0034]图1Oa和图1Ob表示可加热介质管道的加热元件的根据本发明的绕线配置的第九实施方式的示意性概图，
[0035]图11表示具有本发明的可加热介质管道的实施方式的SCR催化剂体系的示意性概图，
[0036]图12表示加热元件的本发明的具有两部分介质管道和绕线配置的管道连接器的局部剖视图，其中，内部和外部介质管道被布置在彼此之中。[0037]附图标记说明
[0038]I可加热介质管道
[0039]Ia第一可加热介质管道
[0040]Ib第二可加热介质管道
[0041]Ic内部介质管道
[0042]Id外部介质管道
[0043]2第一连接端部/第一管道连接器
[0044]2a Ia的第一连接端部/第一管道连接器
[0045]2b Ib的第一连接端部/第一管道连接器
[0046]3第二连接端部/第二管道连接器
[0047]3a Ia的第二连接端部/第二管道连接器
[0048]3b Ib的第二连接端部/第二管道连接器
[0049]4 水箱
[0050]5计量模块
[0051]6喷射装置
[0052]7介质管道
[0053]7a介质管道
[0054]7b介质管道
[0055]8 引线
[0056]9 引线
[0057]10第一加热丝/第一加热元件
[0058]IOa第一加热丝/第一加热元件
[0059]IOb第一加热丝/第一加热元件
[0060]11第二加热丝/第二加热元件
[0061]Ila第二加热丝/第二加热元件
[0062]Ilb第二加热丝/第二加热元件
[0063]12第三加热丝/第三加热元件
[0064]12a第三加热丝/第三加热元件
[0065]12b第三加热丝/第三加热元件
[0066]13第四加热丝/第四加热元件
[0067]13a第四加热丝/第四加热元件
[0068]13b第四加热丝/第四加热元件
[0069]14连接点
[0070]15第一电路
[0071]16第二电路
[0072]17分离点/连接点
[0073]20隔热装置
[0074]30隔热装置
[0075]31 开口[0076]32壁
[0077]33封闭组件
[0078]34外侧
[0079]35有角度的连接件
[0080]60废气系统分支
[0081]61发动机
[0082]70波纹管
[0083]71胶带
[0084]72空气间隙
[0085]73保护帽
[0086]74插座 [0087]80连接点
[0088]81端部
[0089]89插头
[0090]90连接点
[0091]91端部
[0092]100Ic的内部管腔
[0093]101Ic与Id之间的中间空间
【具体实施方式】
[0094]图1表示具有两个连接端部2、3(以管道连接器的形式)的可加热介质管道I的侧视图。管道连接器2、3在不同情况下被构建为用于与差异很大的装置或单元连接。在图1所示的例子中，管道连接器2被构造为成角的连接器，而管道连接器3被构造为直的管道连接器。然而，上述情形也可以反过来，或者两个管道连接器2、3可以均被构建为直的或成角的形式。
[0095]例如，从图11可见，水箱4可连接在可加热介质管道的一侧而计量模块5可连接在另一侧。可加热介质管道I的第一连接端部2耦合于水箱4的区域，而第二连接端部3连接到计量模块5，计量模块5是喷射装置6的一部分。上述系统是靠近排气系统分支60和发动机61布置的，图中仅进行了例示。辐射到喷射装置6的区域中的热被表示为Q。图11中表示有车辆内燃机的所谓SCR催化剂体系，其中，可加热介质管道I构成了水箱4和喷射装置6之间的连接。在图11中，串联连接的两个可加热介质管道，被布置在水箱4与喷射装置6或计量模块5之间。通常出于安装的原因是这样设置的，其中，水箱用短管道安装，否则安装了水箱后，它将无法连接介质管道。两个可加热介质管道在连接或分离点17的区域中彼此连接。但另选的是，也有可能只有一个可加热介质管道布置在两个管道连接器2、3之间。
[0096]由于差异很大的环境温度或热辐射或传导，产生了介质管道的暖端和冷端或者暖区域和冷区域，其中相对较冷端布置在水箱4的区域，相对较暖端布置在计量模块5的区域。更靠近发动机的区域被称为暖或较暖区域/暖或较暖端，而所有其他区域/端部被称为冷区域/冷端。由此，在任何情况下在一定的接通时段之后，在该可加热介质管道的两端，即在可加热介质管道的第一和第二连接端部2、3的区域产生了不同的热需求。然而，直到准备好操作为止，不会有过多的热耦合在暖端，也就是说，它很少会被集中加热，其中，这里也有一个时间依赖性，就是说，一个端部不必被加热与另一个端部一样长的时间。为了满足上述的不同热需求，可以在可加热介质管道I的两个连接端部2、3处提供数瓦电能的不同输出耦合。上述结构还构成了热区域的过热保护。如果可加热介质管道的两端都接受同样的调整策略，则由此可以在介质解冻和加热后创建过热保护。这可以例如通过改变绕线的数量、绕线的间距和绕线在两个连接端部或管道连接器2、3上或处的引导或排布来提供。在这种情况下，在两个端部的加热丝的数量可以是相同的。
[0097]此外，如图2中所示，可以在两个连接端部2、3上或处使用不同的加热丝。在图2的可加热介质管道的实施方式中，设置有四个加热丝或加热元件10、11、12、13。加热丝10、11在这种情况下沿介质管道7延伸，而加热丝13被布置在可加热介质管道I的第二连接端3处或上，加热丝12被布置在可加热介质管道I的第一连接端部2处或上。加热丝12具有电阻R1，加热丝13具有电阻R2。在连接端部2被构建为热区域的情况下，加热丝12的电阻Rl小于加热丝13的电阻R2。在根据图2的示例性实施方式中，第一和第二加热丝10、11的电阻R3和R4被构造成相同尺寸。然而，它们也可被构造成不同尺寸和/或以不同间距布置在管道上。有几个选项用于改变管道连接器上的加热导体的紧固，与介质管道相比，作为加热导体的紧固，并且在大多数情况下实现管道接头的节距固定。因此，一个变形选项包含设置单独的加热丝或在管道连接器上布置管道的一个或两个加热丝。
[0098]引线8、9连接到加热丝11与加热丝12。引线被理解为是指导体，它用于与能量供应(电流或电压源)的加热导体连接，而不是用于加热。因此，相比加热导体，引线通常具有较低的电阻。同样有可能将两根引线8、9连接到加热丝11与加热丝13。另外，两个加热丝12、13也可以用以下方式构建，即加热丝12的电阻比加热丝13的电阻大，其中具有较低电阻的加热丝通常设置在热区域中，具有相对较高电阻的加热丝设置在冷区域中。在图1和图2所示的设计变形中以示例的方式表示通过管道连接器2引出两条引线8、9，并在图3至图6和图9的设计变形中以示例的方式表示通过管道连接器3引出两条引线8、9。
[0099]图3表示可加热介质管道I的第二实施方式，其中，与图2的实施方式相比，只设置有三个加热丝。与图2的实施方式相比省略了加热丝12，并且布置在第一连接端部或第一管道连接器(快速连接器)2的区域中的加热丝10、11的两端相互连接，如图3中的连接点14所示。第一连接端部或第一管道连接器2在该实施方式中也被布置于热区域，使得在此省去加热丝12的电阻R1。例如，如果不同的热质量被布置在两个连接端部2、3上，例如一个单元在一端具有较高的热质量，则可证明这些是合理的。管道连接器2例如可被布置成靠近发动机，利用热环境获得满意的加热，以解冻管道连接器中或介质管道中在同一端/同一区域中的介质，因为靠近发动机，排气系统分支中的废气是特别热的。
[0100]图4表示可加热介质管道I的另一个实施方式，这里也省去了加热丝12，其中，在可加热介质管道I的第一连接端部2的区域中、加热丝10、11在介质管道7处截止的端部在介质管道7的区域内彼此连接。结果，与第一管道连接器或连接端2相同地，介质管道7的一部分始终不被加热。这特别适合于可加热介质管道I被暴露于从周围馈送的密集热的情况。在这种情况下介质管道7的靠近发动机区域也同样始终不被加热。无论是在图3的实施方式还是图4的可加热介质管道的实施方式中，两根引线8、9都与加热丝11和加热丝13连接。
[0101]在图5和图6中的可加热介质管道I的实施方式中，只设置有两个加热丝10、11。因此两条引线8、9被连接到这两个加热丝10、11，其中，两个实施方式中的引线8、9的布置都是被设置于第二连接端部或管道连接器3的区域。图5中例示了两种不同的设计变形，其中一个以虚线示出。这两种设计变形之间的差别在于，加热丝10、11之间的连接点14中的任一个，如图3所示，设置于第一连接端部或管道连接器2的区域，或如图4所示，沿介质管道7延伸。连接点14为压接点(crimp point),应避免布置在热区域中，以保护它远离过量的热。为了实现永久密封的压接连接，可以使用耐热材料、或可以将压接连接如上所述地设置在一个温度范围内，在该范围内进一步保持密封。任何情况下，第一管道连接器或第一连接端部2都不作为热区域而被加热。
[0102]在连接点14沿介质管道7布置的变形中(以虚线示出)，其一部分保持完全不被加热。在实线所示的变形中，连接点14被布置在第一连接端部或管道连接器2上或处，管道连接器或连接端部的至少这部分被加热或者可以被加热。两个加热丝10、11的电阻R3和R4可被区别地进行构造或确定尺寸，使得由此耦合在可加热介质管道的两端的输出可有所差异。上述构成同样也适用于图6的可加热介质管道的实施方式，其中，在图示的实施方式中，加热丝11的电阻R4被构建为小于加热丝10的电阻R3，并且其中加热丝11在热区域中延伸，因为它被布置在第一连接端部或管道连接器2处或上。加热丝10延伸至超过第二连接端部或第二管道连接器3。由此，不同情况下的一个加热丝被设置为缠绕或设置在不同情况下的一个连接端部/管道连接器2、3上或处。
[0103]在图7和图8的可加热介质管道I的实施方式中，形成有单独的电路，其中不同情况下的第一连接端部或第一管道连接器2包括由加热丝12形成的第一电路15、以及由两个加热丝10、11和加热丝13形成的第二电路16，加热丝10、11沿介质管道7的至少一部分延伸，加热丝13在第二连接端部或第二管道连接器3处、上或上方延伸。由此引线8、9被布置在两个电路中，以便能够提供电流。假定进一步地将连接端部或管道连接器2布置于热区域，则电阻Rl小于电阻R2。
[0104]当然，也可以反过来布置，其中，根据可加热介质管道I的连接端部2、3处各自的热需求有多高，通过设置不同的电路，可加热介质管道的各个区域可以被差异化加热。
[0105]在图8的可加热介质管道的实施方式中，与图7的实施方式的区别仅在于以下事实，即，第一电路15的这两个引线8、9被移动到可加热介质管道的第二连接端部3 —侧，从而所有引线连接都位于可加热介质管道的一侧。
[0106]如果设置有至少两个电路，则可以遵循不同的调整策略。例如，可以根据需要，例如在超过预定温度阈值的情况下关闭各个电路，在图7和图8中为其中一个电路。同样地，这两个电路的定时操作、或连续操作也是可能的。这也可以通过在图7和图8中未示出的调节装置来控制或调节。
[0107]可加热介质管道I的另一个实施方式示于图9中。在这种设计变形中，与根据图2的设计变形相比，设置在可加热介质管道I的连接端部2上或上方的加热丝12的电阻Rl被构建为PTC电阻，其中，第一连接端部2还被设置在可加热介质管道的热区域中。因此，在该设计变形中，提供了具有不同加热特性或温度特性的加热丝或加热元件的组合。例如，如果应该提供自我调节行为来例如防止过热，则这可以证明是优选的。[0108]图1Oa和图1Ob中形成有图1的两个可加热介质管道的组合，例如在图11中被表示为具有分离或连接点17，其中准形成管道。如所提到的，可以在图11的构造中只设置一个介质管道。这两个管道通过引线8、9彼此连接，其中，第一可加热介质管道Ia设置有到第二连接端部或管道连接器3a的区域的两个引线8、9的连接，并且两个引线8、9延伸到第二可加热介质管道Ib的第一连接端部2b，在那里连接到加热丝12b和lib。第二介质管道Ib还具有另外两个引线8、9用于连接到其第二连接端部3b的区域的电流源。在这种原则上将两个可加热介质管道组合成一个的设计变形中，只有第一可加热介质管道Ia的第一连接端部2a的区域被构造为热区域，从而针对其电阻Rla来设计加热丝12a。在不同情况下，第一可加热介质管道Ia的第二连接端部3a的其他电阻R2a，以及第二可加热介质管道Ib的第一和第二连接端部2b、3b的其他电阻Rlb和R2b位于冷区域中。因此，相应加热丝12b和13a、13b的电阻R2a、Rib、R2b大于第一可加热介质管道Ia的加热丝12a的电阻Rla0加热丝10a、10b、lla、llb沿两个介质管道7a,7b延伸。
[0109]如图1所示，在两个连接端部2、3处设置有外部隔热装置20、30，上述隔热装置同时执行保护功能。只要有不同的散热需求，就可以区别地构造隔热装置20、30，特别是使之具有不同的隔热性能。这可通过改变材料的选择来进行，正如同通过改变两个隔热装置的构造。此外，基本上可以在一侧或两侧省去上述隔热装置，并且例如，仅提供保护外壳作为保护以避免受损。从外部包围介质管道的包层管(cladding pipe),例如波纹管70,也执行此种隔热功能。因此，管道的结构包含了加热丝10、11对介质管道7的缠绕，胶带71或粘接剂、织物或织物胶带的缠绕，以及从包层管70上方经过，在被缠绕的介质管道与包层管之间保留隔热空气间隙72。
[0110]上述两个连接端部或管道连接器2、3可以由不同材料制成。例如，可以对一个管道连接器使用比另一管道连接器传导性更好的材料，例如金属和/或传导塑料可以用作传导性更好的材料，可以用标准塑料作为传导性较差的材料。借助于管道连接器的这种变形，可以提供较好的温度分布，特别是可以提供到与可加热介质管道相连的组件的热耗散。该变形的一个选项包括一方面提供耦合部分、另一方面提供插头连接器，作为可加热介质管道的连接端部。因此也能防止所谓的热点。
[0111]此外，热输入到管道连接器或连接端部的一部分区域是可能的，例如从介质管道到管道连接器中至少一个的径向热传导。这特别适于以下情形，即，出于管道连接器的间隔的原因，不能在其中布置或整合任何额外的加热技术。热导率为I?20W/(m.K)，特别是I?7W/(m*K)的材料尤其适合作为管道连接器或管道连接器的导热部分的材料。此外，已经证明优选的是，使用断裂伸长率为1%?10%，特别是断裂伸长率为约2%的材料。高的热导率是借助于尽可能高的填料比例来实现的，然而这使力学性能特别是塑料的力学性能严重下降，从而使塑料变得非常脆并且其强度降低。因此，选择所需的高导热率与良好的力学性能之间的良好平衡。主要的矿物填料，如长玻璃纤维或短玻璃纤维都适合作为填料。例如，具有长玻璃纤维的聚合物PA66可以用作填料，其具有约145MPa的拉伸强度和2%的断裂伸长率，例如从epic Polymer有限公司(凯泽斯劳滕)得到的Star-Then# WG A-2。拉伸强度为60MPa和断裂伸长率为0.9%的具有短玻璃纤维的聚合物PA66也适合作为基于碳(石墨)的填料，例如 ALBIS Plastic GmbH 公司的产品 Alcom PA66910/30.1GF15TCE5 同样合适，因为它的传导性良好。其它可导热或导热材料、特别是材料组合也适用于制造管道连接器。
[0112]如图11所示，可以沿可加热介质管道来设置至少一个分离或连接点17。结果是，如图1Oa和图1Ob中示出的，介质管道可以被构建为两个部分。除了将可加热介质管道分为两个部分以外，还可以将其分为多个部分，例如分为三个部分。在后者的情况下，可设置分离或连接点，或设置第一、第二和第三可加热介质管道，它们彼此连接或耦合。在系统简化的过程中，具有计量模块5的计量点在发动机的方向上被设置得更远，可加热介质管道的这种分离成两个相互耦合的管道的状态被证明是有利的，因为在不同情况下可以将加热或加热技术设置为接近位于与可加热介质管道相连的组件的区域的待加热点。在图11所示的设计变形中，为水箱4的区域内的介质管道和管道连接器2提供了上述加热技术。分离点17可以例如由耦合部件构成，耦合部件布置在可加热介质管道的两个部分的端部，并且可以插在一起。可加热介质管道的这种可分离性，即设置分离或耦合点17，有利于对车辆安装可加热介质管道。
[0113]图12表示可加热介质管道1，和与之相连的、此处为有角度的连接器的形式的管道连接器3的另一实施方式。此处，可加热介质管道I包括一个布置在另一个中的两个介质管道，即内部介质管道Ic和外部介质管道Id。内部介质管道Ic在其内部管腔100中具有两个加热丝10、11，因此可在内部加热。待加热介质可以流过内部介质管道Ic与外部介质管道Id之间的中间空间101。外部介质管道Id接合到管道连接器3。内部介质管道Ic通过管道连接器3的壁32上的开口 31被引导出来。为了从外部密封穿过壁32到达外部的通道的点，为了防止介质穿过中间空间101到达外部，在壁32的外侧34设置有封闭组件33。包层或波纹管70被布置成在外管道连接器3的外部围绕介质管道，在外部介质管道Id与包层管70之间保留有绝热空气间隙72。为了对管道连接器3进行进一步隔热，设置有围绕它以及包层管的端部的外部热绝缘或保护帽73。
[0114]在端部引导出通过内部介质管道Ic的两个加热丝10、11。两个加热丝10、11中的较短者(例如在图5的实施方式中，为加热丝11，在图6的实施方式中，为加热丝10)例如利用压接连接，而连接到位于连接点80的引线8。此外，该连接可利用收缩管或封装来进行密封。两个加热丝10、11中的较长的一个(例如在图5的实施方式中，为加热丝10，在图6的实施方式中，为加热丝11)最初被卷绕在有角度的连接件35周围，随后被引导到用于连接到引线9的连接点90。该连接也可以是压接连接，它借助于收缩管和/或铸造材料而被额外地外部密封。两连接点80、90都被布置在保护帽73内部，特别是被容纳在为此设置的容器74内。在两条引线8、9的端部81，91上设置有与连接点80，90相对的插头89，该插头用于连接至电能源。
[0115]除了管道连接器的导热性之外，对热区域而言一定的耐热性也很重要。优选的是，比用于其它管道连接器3的材料耐热性更好的材料，例如耐热塑料材料，特别是PPA (聚邻苯二甲酰胺)等的聚合物，可用于布置在热区域的管道连接器2。另外证明优选的是，在该区域中，介质管道7也由更耐热的材料制成。这里，如图1Oa和10b、或图11所示，适于将管道设置成分为两个。因此管道连接器或快速连接器2和介质管道7的一部分可以由例如PPA来构成，而其余介质管道，如可以布置在冷区域中并构成为插头连接器的管道连接器3，则可以由例如聚酰胺12构成。管道连接器也可以由例如PA12GF30或聚酰胺6构成。当使用软管状介质管道时，软管状介质管道可以包括EPDM (乙烯丙烯二烯单体)，并在热区域中与PPA制成的管道连接器组合。
[0116]介质管道中，由耐热材料如PPA制成的一部分可以存在于(consist in)由例如织物带71和耐热TPC (热塑性聚酯弹性体)制成的包层或波纹管70中，该区域中的压接连接可以在该区域中由例如合金K-75来构成，收缩管可以由FEP (氟化乙烯丙烯)构成。由PA12制成的其余介质管道(冷区域中)可以被标准带(standard tap) 71包裹着,并被由改性聚丙烯(PPMod)制成的包层或波纹管70包封。此区域的压接连接可以由CuZn30和XPE(辐射交联聚乙烯)所制成的收缩管来形成。
[0117]PPA特别适合于较高温度，具有非常好的渗透特性，由此对于流过可加热介质管道的腐蚀性介质几乎不可渗透。
[0118]在附图中示出的前述全部设计变形都可根据需要彼此组合，尤其是通过在图1Oa和IOb中以示例方式示出的头尾连接的方式进行组合，成为介质管道的两部分。此外，在附图中示出的前述加热丝沿介质管道7和两个连接端部或沿管道连接器2、3布置的变形可以根据需要彼此组合和改变，以便向组装的可加热介质管道I的连接端部提供所需的差异化热输入。特别是，也可以在所有设计变形中使用PTC以代替电阻R1。
[0119]除了开头提到并在图中示出的具有至少一个带两个连接端部的介质管道和至少两个电加热元件的可加热介质管道的设计变形以外，还可以形成许多进一步的设计变形，其中，在不同情况下设置有至少一个装置，借以能够在介质管道的两个连接端部处实现差异化的热输入和/或输出。
【权利要求】
1.一种可加热介质管道(1、la、lb、lc、Id)，包括: 至少一个介质管道(7、7a、7b)，其具有两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)，特别是管道连接器；和 至少两个电加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、13a、13b)，其特征在于， 设置有至少一个单元，藉此在所述可加热介质管道的所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)处实现或提供差异化的热输入和/或输出。
2.根据权利要求1所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，所述单元是所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)处的不同输出耦合。
3.根据权利要求2所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，在所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)处设置有绕数不同和/或布置不同的所述加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、13a、13b)，特别是加热丝。
4.根据权利要求2或3所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，在所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)设置有不同的加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、13a、13b)并且 / 或所述加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、 13a、13b)在所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)的区域中具有不同的电阻。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，沿着所述介质管道(7、7a、7b)延伸并且用于布置于所述连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)，特别是管道连接器的所述加热元件(10、10a、10b、ll、lla、llb)被设置于所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)之一，并且设置有用于布置于另一连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)的第三加热元件(12、12a、12b、13、13a、13b)，其中，所述第三加热元件与另外两个加热元件连接。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，设置有两个加热元件(10、10a、10b、ll、lla、llb)，其中，所述两个加热元件中的至少一个被仅布置于一个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)，特别是管道连接器处或上。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，设置有三个加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、13a、13b)，其中，所述三个加热元件中的至少一个被仅布置在一个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)，特别是管道连接器处或上。
8.根据权利要求4所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，设置有两个加热元件(10、10a、10b、11、I la、I lb)，其中，一个加热元件在不同情况下被仅布置在一个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)，特别是管道连接器处或上。
9.根据前述权利要求之一所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)、特别是管道连接器为不同的导热构造。
10.根据前述权利要求之一所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，所述加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、13a、13b)被彼此连接，形成用于对所述两个连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)、特别是管道连接器进行独立和/或不同加热的至少两个电路(15、16)。
11.根据权利要求10所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，第一电路(16)包括连接端部(3)和所述介质管道(7)，而第二电路(15)可以仅包括另一连接端部⑵。
12.根据权利要求11所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，可以用、或者用不同的调节策略来操作至少两个电路(15、16)，特别是设置对所述两个电路(15、16)之一的选择性切断，尤其是当超过预定温度阈值，和/或至少一个电路(15、16)的定时操作和/或连续操作。
13.根据前述权利要求之一所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，具有不同加热特性的所述加热元件(10、10a、10b、11、11a、lib、12、12a、12b、13、13a、13b)被彼此组合或者可以被彼此组合，尤其是提供了在一个连接端部(2)处或上具有正温度系数特性的一个加热元件(12)。
14.根据前述权利要求之一所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，设置有具有不同隔热性质的装置(20、30)，以在所述介质管道(7、7a、7b)的所述连接端部(2、2a、2b、3、3a、3b)实现不同的热耗散。
15.根据前述权利要求之一所述的可加热介质管道(l、la、lb、lc、ld)，其特征在于，所述可加热介质管道(I)包括布置在彼此中的至少两个介质管道(lc、Id)，其中，一个内部介质管道(Ic)可以被内部加热，并且可加热介质在或者能够在至少一个内部介质管道(Ic)与外部介质管道(Id)的之间的中间空间(101)流动。
【文档编号】F16L53/00GK104024717SQ201280059382
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2011年10月14日
【发明者】托比亚斯·沙伊德, 奥特弗里德·施瓦茨科普夫 申请人:福士汽车配套部件责任有限公司