具有插塞的加热管系统及操作其的方法与流程

相关申请

本专利文献要求在2017年3月29日提交的申请号为17163623.6并且名称为“具有插塞的加热管系统及操作其的方法”的欧洲专利申请的优先权的权益，所述专利申请中的每个的全部内容通过引用全部并入本文。

本发明涉及用于机动车辆的流体介质的管系统，特别是用于尿素水溶液的管系统，该管系统包括管子、至少一根加热丝(heatingwire)以及布置在管子的一个管端的插塞，其中，插塞具有插塞柄和围绕管端和加热丝的壳体，其中插塞柄包括用于在连接器中进行闩锁的闩锁装置，闩锁装置优选为套环。

背景技术：

例如，从ep2171337b1中已知一种加热管系统。其中所示的管子具有内管和呈粘合胶带形式的接触元件，其中，接触元件使以双螺旋形式布置的两条加热丝彼此相对地与内管接触。内管、加热丝和接触元件的布置同样还被波纹管形式的保护管围绕。插塞的壳体部分地围绕接触元件，其中加热丝从壳体内部的内管释放。在壳体中，加热丝通过电连接件连接到插塞柄的另一加热丝。插塞柄的加热丝被螺旋槽或被插塞柄上的平槽引导成螺旋图案。螺旋槽和平槽两者是用于引导加热丝的对准元件。为了保护插塞柄上的加热丝，壳体从管端开始延伸，超出对准元件，并进入插塞柄的尖端中。当将插塞柄插入互补的连接器中时，在插塞柄的壳体与连接器之间还产生轴向叠置。为了在连接器与插塞之间产生闩锁连接，插塞柄的壳体还具有闩锁装置，该闩锁装置与连接器中的互补的闩锁装置相互作用，从而产生闩锁连接。

加热丝布置在插塞柄上(这导致复杂的制造工艺)的事实被视为缺点。如果插塞柄的壳体被损坏，则还存在泄漏的危险，因为插塞柄的闩锁装置随后可能滑出连接器的互补的闩锁装置。因此，本发明解决了提供具有插塞柄的管系统的技术问题，该插塞柄的生产成本降低了和/或其中插塞与连接器之间的闩锁连接具有更可靠的设计。

技术实现要素：

在一种形式中，本公开教导用于机动车辆的流体介质的管系统，特别是用于尿素水溶液的管系统，该管系统包括管子、至少一根加热丝以及布置在管子的一个管端的插塞，其中，插塞具有插塞柄和围绕管端和加热丝的壳体，其中插塞柄包括用于在连接器中进行闩锁的闩锁装置，闩锁装置优选套环。

管子可具有内管和接触元件，其中，加热丝布置在内管与接触元件之间，其中，接触元件将加热丝放置为与内管接触，并且其中，壳体部分地围绕所述接触元件。

管系统还可具有加热丝的第一区段，加热丝的第一区段在接触元件与内管之间的管端延伸，并且其中加热丝的第二区段在接触元件与壳体之间延伸。

本公开基于以下实现：由于加热丝在接触元件和壳体之间的附加布线，可在壳体中容纳足够长度的加热丝，以使整个插塞被充分地加热。因此，不再需要围绕插塞柄进行困难的机械和/或手动缠绕。此外，不需要由壳体对插塞柄进行全面的围绕，从而插塞柄本身可包括闩锁装置。由于插塞柄相比壳体明显更紧凑，并且可设置为一体的零件(一个铸件)，因此插塞柄明显更稳定，并且因此相应产生的闩锁连接也明显更可靠。

术语“内管”具体是指单独的，并且优选地单独挤出的管零件。然而，内管也可以是单独的管零件的内壁部分。术语“接触元件”具体是指粘合胶带和/或热收缩管和/或单独的管零件的外壁区段。

术语“管端”具体是指管子的被壳体围绕的区段，该区段包括管子的分配到插塞柄的端面。术语“区段”具体是指按照轴向定向的区段。术语“轴向”具体是指插塞柄和/或管子的轴线。

优选地，插塞柄被设计为以液体密封的方式插入到连接器中。有利地，插塞柄的外侧足够平滑以确保液体密封性，从而其可与连接器的一个或多个密封环配合。还可行的是，插塞柄具有密封环，以便能够与构造有相应的平滑的内侧的连接器以液体密封的方式配合。

有利的是，至少一根加热丝沿着管子朝向插塞延伸。根据非常优选的实施例，管子具有两根加热丝，两根加热丝被接触元件所围绕。将两根加热丝以双螺旋形式布置在内管上是有利的。壳体有利地具有面向管端的内侧和外侧。优选的是，壳体围绕至少一个电连接件。

有利的是，插塞柄包括密封区段和闩锁区段，其中，闩锁区段被功能性地分配到管端，并且其中密封区段包括密封布置，或者密封区段被功能性地分配到连接器的密封布置。优选地，密封区段和闩锁区段通过插塞柄的闩锁装置彼此间隔开，并且/或者通过套环间隔开。闩锁区段在轴向方向上有利地位于密封区段与接触元件和/或保护管之间。插塞柄优选具有被功能性地分配至管端的端面和远离管端的端面。术语“端面”具体是指在插塞柄的两个末端上的横截面平面中的环形表面。插塞柄有利地具有外侧和内侧，其中，内侧优选形成通道，其中所述通道将插塞柄的端面连接在一起，以通过插塞柄输送流体介质。

非常有利的是，加热丝的第二区段的长度比加热丝的第二区段在轴向方向上的延伸量大至少1.5倍，优选至少2倍，并且更优选3倍。术语“轴向方向”具体是指管子轴线的方向。以如下这样的方式有利地选择加热丝的第二区段的长度：比加热丝的第二区段在轴向方向上的延伸量的优选大至多20倍，并且优选大至多15倍。根据优选的实施例，管系统具有第二加热丝，其中，第二加热丝的第一区段在接触元件与内管之间的管端延伸，并且其中，第二加热丝的第二区段在接触元件与壳体之间延伸。如果第二加热丝的第二区段的尺寸设计为与第一加热丝和/或加热丝的第二区段相同，则是有利的。第二加热丝和/或第一加热丝和/或加热丝的第二区段具有可以至少一个螺旋和/或环状和/或曲折的子区段。优选的是，子区段包括至少一个绕组，但优选多个绕组。子区段的绕组可相对于彼此同轴对准或彼此偏置。子区段有利地被壳体围绕，并且优选布置在接触元件与壳体之间。

根据特别优选的实施例，插塞柄和优选的插塞没有布置在插塞柄和/或插塞中或上的对准元件，该对准元件用于对准加热丝。术语“对准元件”具体是指仅用于使加热丝定向的元件，诸如在插塞柄的外侧和/或在壳体的内侧的槽或销或突起。术语“对准元件”具体不是指仅将加热丝压靠插塞柄和/或管端和/或内管和/或壳体的元件，诸如粘合胶带或热收缩管。因此，在本发明的上下文中，接触元件和/或内管和/或管端的圆柱形壁不是对准元件。虽然这些壁可接触加热丝并因此变形和对准，但这些圆柱形壁主要用于密封的目的，而不是仅仅是使加热丝对准。因此，在本发明的上下文中，同轴圆柱形壁优选不是对准元件。术语“对准元件”具体是指具有在插塞柄和/或管端和/或壳体的外侧上径向突出的壁的元件。具体地，使除加热丝之外的电连接件对准的元件不是用于使加热丝对准的对准元件。

非常优选的是，导热元件布置在管端内部中，并且所述导热元件延伸到插塞柄中并且优选延伸到插塞柄的密封区段中。管系统优选设计为将加热丝的热传送到导热元件，从而插塞柄和/或插塞柄的通道通过导热元件来加热。导热元件优选布置在内管的内部中。内管的内侧有利地沿着第一轴向区段围绕导热元件。优选地，插塞柄(优选地，插塞柄的内侧)沿着第二轴向区段围绕导热元件。优选的是，内管的内侧接触导热元件，其中，该接触优选在轴向方向上优选为压力接触。导热元件以导热元件可与流体接触这样的方式有利地布置在管端的内部中。有利的是，加热丝和导热元件在轴向方向上的截面中叠置。优选地，加热丝与导热元件之间的叠置是非接触叠置。优选地，加热丝被导热元件的内管间隔开。加热丝有利地沿着轴向区段围绕导热元件。导热元件有利地包括金属或热传导塑料，并且特别优选地被设计为螺旋弹簧。优选的是，导热元件仅通过加热丝间接地加热，并且特别地没有电连接件。从这个意义上来讲，导热元件有利地为被动加热元件。导热元件沿着其长度的至少20％，更优选至少25％，并且特别优选至少30％，优选布置在内管中。

根据非常优选的实施例，加热丝和插塞柄在轴向方向上不叠置。有利的是，朝向插塞延伸的加热丝延伸直至插塞柄的被功能性地被分配到管端的端面，其中，加热丝在插塞柄的被功能性地分配到管端的端面上改变其方向，从而加热丝从插塞柄的该端面开始在至少一个局部部分上返回。优选地，加热丝仅附接在管子和/或管端，并且具体地不附接到插塞柄或者壳体。加热丝可以间接地并且特别通过电连接件而附接到管端。非常优选的是，一个电连接件或多个电连接件附接到管端。术语“附接”具体是指可逆的附接，并且特别地不直接接触。可以将保持器的区段布置在管子与电连接件之间。

根据特别有利的实施例，壳体围绕插塞柄的轴向延伸量的至多70％，优选至多50％，更优选至多30％。优选的是，壳体围绕插塞柄的轴向延伸量的至多40％，更优选为至多20％，更特别优选至多10％。根据非常特别优选的实施例，壳体仅围绕插塞柄的一个接合元件，优选凸缘，该接合元件位于被功能性地分配到管端的插塞柄的端面上围绕。

如果壳体在管端围绕用于保持至少一个加热丝和/或至少一个电连接件的保持器，则是非常有利的。保持器优选被设计为与插塞柄和/或壳体和/或管子间隔开。保持器可优选被闩锁至管端，并优选通过闩锁之后的夹紧而被布置在管端。保持器有利地具有槽，该槽用于优选进行闩锁，并且特别优选进行闩锁和夹紧，接收管子和/或管端和/或内管和/或具有接触元件的内管。保持器有利地位于接触元件上。接触元件优选在管端包括粘合胶带和/或热收缩管。优选地，保持器接触接触元件的热收缩管。

保持器优选包括至少一个容纳部，并且还优选包括至少两个或三个接收槽，以接收一个电连接件和/或多个电连接件。保持器的容纳部在设计上有利地为中空圆柱体，并且优选平行于管轴线对准。容纳部的开口优选面向插塞柄。容纳部优选均包括在轴向方向上作用的一个止动件，其中，止动件优选布置在相应的容纳部的远离插塞柄的端面上。容纳部有利地设计为通过夹紧而接收电连接件。

保持器和/或壳体特别优选地设计为彼此不接触。有利的是，电连接件和壳体彼此不接触。

特别优选地，加热丝包括具有塑料涂层的线股，其中，塑料涂层优选包括氟塑料。氟塑料优选为热塑性塑料，并特别优选聚偏二氟乙烯(pvdf)。塑料涂层的厚度优选为至少0.05mm，还优选为至少0.1mm，并且特别优选地为0.12mm。塑料涂层的厚度有利地为至多1.0mm，优选为0.6mm，并且特别优选地为至多0.4mm。非常优选的是，可通过塑料涂层看到线股。线股适当地包括一根或多根单独的线，并且优选具有铜和/或铜/镍合金。有利地，线股的厚度为至少0.3mm，优选为至少0.4mm，并且特别优选为至少0.5mm。线股的厚度有利地为至多1.2mm，更有利地为至多1.0mm，并且特别有利地不超过0.8mm。

根据第一(特别优选的)实施例，管子包括保护管，其中，保护管优选在管子的端部上相对于内管被密封。内管有利地为单独的，并且优选地为单独挤出的管零件，其中，所述管零件被优选单独形成的接触元件围绕，其中，接触元件优选被保护管围绕。保护管为例如波纹管或连续的相对应厚的管状元件。然而，管子还可为嵌入有加热丝的一件式部件。至少一根加热丝有利地与管子的流体通道不接触，这是该一件式部件的内管是一件式管子的内壁区段的原因，其中，加热丝围绕该内壁区段围绕。一件式部件的外壁区段围绕加热丝，从而使加热丝与内管接触。因此，根据该实施例，外壁区段为接触元件。

有利地，内管与加热丝一起并且优选地还与呈粘合胶带形式的接触元件一起伸出保护管。优选地，保护管通过接触元件的热收缩管而相对于内管被密封。接触元件的热收缩管优选地利用加热丝和/或利用粘合胶带围绕保护管的端部区段和内管的区段。在管端，接触元件优选包括粘合胶带和热收缩管，其中该热收缩管优选围绕粘合胶带。优选的是，壳体完全围绕接触元件的密封件和/或热收缩管和/或内管的伸出保护管的区段。

优选的是，壳体在其自身与管端之间封闭填充有空气的空间。在围绕管端的、模制的壳体中特别不存在填充有空气的空间。有利的是，将加热丝至少部分地定位在填充有空气的空间内。有利的是，填充有空气的空间从壳体的被功能性地分配到插塞柄的端面延伸到壳体的远离插塞柄的端面。优选的是，电连接件布置在填充有空气的空间中。有利地，填充有空气的空间至少围绕管端和/或保持器和/或密封件和/或热收缩管围绕。具体地，壳体没有被注射成型充物填充，甚至没有被部分填充。填充有空气的空间有利地用于热绝缘。根据优选实施例，壳体包括彼此连接的壳体零件。术语“彼此连接”具体是指壳体零件最初并未彼此连接，从而在连接之后，壳体具有连接点。这些连接点例如是闩锁元件、焊缝等。优选地，壳体包括至少两个，特别优选仅包括两个壳体零件。壳体零件优选为壳体壳，特别优选是两个壳体半壳。壳体有利地设计为在其与连接器之间封闭填充有空气的空间。

优选地，将管端和/或内管的区段插入插塞柄和/或插塞柄的容纳部中。插塞柄的容纳部优选地包括用于管端和/或内管的止动件。优选的是，选择容纳部的内径的尺寸，以使得内管被夹紧在容纳部中。更优选的是，内管通过激光辐射焊接而连接至容纳部。有利的是，将插塞柄和内管涂成黑色，但是插塞柄对于红外或近红外辐射还是透明的。内管有利地设计成对于红外或近红外辐射是不透明的。

有利的是，壳体具有用于与插塞柄接合的接合元件，其中，壳体的接合元件优选地布置在壳体的端面上，并且特别优选地布置在壳体的面向连接器的端面上。壳体的接合元件优选地是槽或凸缘，其中壳体的接合元件有利地与插塞柄的接合元件接合。插塞柄的接合元件优选地是凸缘或槽，并且特别优选地为凸缘。插塞柄的接合元件有利地布置在闩锁区段的区域中，并且优选地布置在插塞柄的被功能性地分配到管端的端面上。壳体有利地包括用于与保护管接合的保持元件，其中，该保持元件优选地布置在壳体的远离插塞柄的端面上。壳体的保持元件优选为用于与保护管接合的凸缘。

优选的是，壳体围绕至少一个电连接件，并且优选地围绕两个或三个电连接件，电连接件用于在加热丝和ptc热敏电阻之间建立接触，或者在两个加热丝区段之间建立接触。至少一个ptc热敏电阻优选地致使被分配给插塞的外部电插塞连接。电连接件有利地包括电接触，诸如套圈或焊接连接，并且还优选地包括热收缩管。术语“电连接件”具体不是指连续的加热丝。根据第一实施例，壳体仅围绕一个电连接件。在这种情况下，内管优选仅具有一根加热丝，在这种情况下，在壳体内部并且在电连接件内部，加热丝与ptc热敏电阻连接，其中所述ptc热敏电阻被引出壳体。根据第二实施例，管子具有两根加热丝，其中在在壳体内部，在两个电连接件中的一个中，连接至ptc热敏电阻。根据第三实施例，壳体围绕三个电连接件。

根据本实施例，管子包括两根加热丝，插塞具有其自己单独的加热丝。在第一电连接件中，管子的第一加热丝和插塞的加热丝的第一端彼此连接。在本实施例的第二电连接件中，第一连接器的加热丝的第二端和第一ptc热敏电阻彼此连接。在第三电连接件中，管子的第二加热丝和第二ptc热敏电阻彼此连接。根据第四实施例，插塞具有其自己单独的加热丝，管子包括两根加热丝。管子的第一加热丝通过第一电连接件连接到插塞的加热丝的第一端，而管子的第二加热丝通过第二电连接件连接到插塞的加热丝的第二端。根据本实施例，插塞不具有ptc热敏电阻。因此，壳体围绕两个电连接件。根据第五实施例，壳体没有围绕电连接件，因为仅存在单个连续的加热丝。连续的加热丝优选以双螺旋形式布置为内管上，并且在壳体内有利地以环形终止。

本公开还教导了操作用于机动车辆的流体介质的管系统(特别是根据本发明的管系统)的方法，其中，管系统包括管子、至少一根加热丝和布置在管子的一个管端的插塞，其中，插塞具有插塞柄和围绕管端和加热丝的壳体，其中，插塞柄包括用于在连接器中进行闩锁的闩锁装置，闩锁装置优选为套环，

其中，管子具有内管和接触元件，其中，加热丝布置在内管与接触元件之间，其中，接触元件使加热丝与内管接触，并且其中，壳体围绕接触元件，其中，在操作管系统期间，通过加热丝的第一区段将第一加热功率施加到管子和插塞的长度中的至少部分长度，其中，加热丝的第二区段在接触元件与壳体之间延伸，并向插塞施加第二加热功率。

特别优选的是，加热丝的第二区段的第二加热功率至少部分地传递到导热元件(特别是根据本发明的导热元件)。特别优选的是，导热元件从内部加热插塞柄，并且特别地从内部加热插塞柄的密封区段。

附图说明

以下参照附图详细解释本发明，附图仅以示意性图示来示出了一个实施例，在附图中：

图1以透视图示出了根据本发明的壳体敞开的管系统，

图2示出了在没有壳体、保持器、电连接件和位于接触元件和壳体之间的加热丝的情况下的图1的管系统的纵向截面，

图3示出了图1的壳体、保持器和管端的横截面，以及

图4示出了从图1至图3的加热丝的横截面图。

具体实施方式

图1示出了管子1，管子1在其左管端3上连接至插塞4。管子1包括内管9和两根加热丝2，两根加热丝2紧靠内管9，并以双螺旋形式缠绕在内管9上。包括粘合胶带26的接触元件10缠绕在加热丝2和内管9上。保护管15围绕内管9、加热丝和接触元件10、26的布置。出于热绝缘的目的，保护管15与粘合胶带26间隔开，使得在保护管15与粘合胶带26之间存在绝缘空气套。

插塞4包括插塞柄5和壳体6，其中，壳体6围绕管端3。插塞柄5具有呈套环形式的闩锁装置8，以与连接器7(图1中未示出)建立闩锁连接。插塞柄的一个端面29被功能性地分配到管端3，插塞柄的一个端面30远离管端。呈凸缘形式的接合构件31布置在插塞柄5的被功能性地分配到管端3的端面29上。插塞柄5具有密封区段27，密封区段27位于远离管端3的端面30与闩锁装置8之间。插塞柄5的闩锁区段28位于闩锁装置8与被功能性地分配到管端3的端面29之间。插塞柄5的远离管端3的端面30是锥形的，以便于插入连接器7中。

插塞柄5的接合构件31与壳体6的呈槽形式的互补的接合元件18接合，从而在壳体6与插塞柄5之间产生高张力连接。接合元件18布置在壳体6的面向连接器7的端壁19附近。壳体6具有两个壳体部16，其中，为了清楚起见，在图1中，仅描绘了下壳体部16。壳体部16通过闩锁装置32彼此连接。

相反，内管9通过插入到插塞柄5的容纳部17中并随后进行激光束焊接或激光透射焊接而连接到插塞柄5。因此，插塞柄5也像内管9一样，由塑料制成，并且优选地由聚酰胺制成。将插塞柄5涂成黑色，但是同时可透过近红外和/或红外辐射。相反，内管9不可透过近红外和/或红外辐射25，从而在容纳部17中的界面处形成可靠的焊缝。

内管9在管端3伸出超过保护管15，其中，通过接触元件10的热收缩管25，使保护管15相对于内管9和/或具有加热丝2的粘合胶带26而被密封。在管端3，接触元件10的热收缩管25围绕接触元件10的粘合胶带26，其中，还在管端3，接触元件10的粘合胶带26和接触元件10的热收缩管25两者使加热丝2接触内管9。

加热丝2在插塞柄5的端面29与接触元件10之间离开内管9，其中，为了简单起见，在图1中，仅描绘了上加热丝2。上加热丝2被折叠成环状区段24的多个绕组，并且最终布线成电连接件21。在那里，上加热丝2电连接件到ptc热敏电阻22。下加热丝2的走向类似于上加热丝2，但在图1中不可见。

电连接件21紧固在保持器12中，其中，保持器12又在管端3紧固到热收缩管25。以下再论述该附接的细节。从壳体6出来的ptc热敏电阻22穿过壳体6的远离插塞柄5的端面20。为此，壳体6的端面20具有两个凹部。保持器12和电连接件21优选布置在壳体6的中间区段23中。壳体6和/或中间区段23设计为使保持器12和/或电连接件21不接触壳体。

在图2中，以纵向截面示出图1的结构，其中，出于清楚的原因，省略了壳体6、保持器12和加热丝2、电连接件21和ptc热敏电阻22。在该图中可看到插塞柄5的容纳部17，内管9插入容纳部17并且邻接容纳部17的端部。此外，图2示出了插塞柄与连接器7的配合。如此，连接器7的内部中具有密封组件，密封组件包括两个密封环，该两个密封环与插塞柄5的密封区段27一起确保密封。此外，在连接器的右下侧表示闩锁元件的具有未示出的两个u形腿的子区段。这些u形腿在插塞柄5的闩锁区段28区域中接合在插塞柄5的闩锁装置8后方，使得可形成闩锁连接。

最后，从图2显而易见的是，呈螺旋弹簧形式的导热元件11在管端3上插入内管9中。该导热元件11延伸到插塞柄5的密封区段27中。在这种情况下，加热丝2(特别是通过壳体6内的环形区段24)产生超过了管子1的中间区段的加热功率密度的加热功率密度。这种多余的加热功率还加热了导热元件11，该导热元件11在没有任何电连接件的情况下将热量加传递到插塞柄5中。该方法防止了冻结，特别是防止了在插塞柄5的密封区段27内部的冻结。

在图3中，稍微放大地示出了位于管端3上的保持器12。保持器12包括槽33，在槽33中接合管端3，管端3仅被表示在该附图中。由于管端3被热收缩管25套住，因此槽33适当地设计为不仅通过闩锁还通过永久夹紧并且因此通过摩擦锁接收管端3。此外，本实施例中的保持器12包括用于每个电连接件21的两个容纳部34。本实施例中的保持器12的容纳部34形成为中空圆柱体，并且平行于管轴线对准。保持器12的容纳部34具有面向插塞柄5的开口。保持器12的容纳部34还在其远离插塞柄5的端部均具有止动件35，其中所述止动件35确保限定电连接件21的位置。如同插塞柄5，保持器12由塑料制成并且通过注塑成型形成。

电连接件21均包括热收缩管36，其中，所述热收缩管36与加热丝2和pct热敏电阻22的部分长度一起围绕套圈。套圈在加热丝2与pct热敏电阻22之间建立电接触。由于热收缩管36，电连接件21还配备有相对柔性的表面。因此，通过将电连接件21摩擦锁合地插入保持器12的容纳部34的开口中，有利于容纳部34永久地夹紧电连接件21。

最后，图4示出了加热丝2的横截面。加热丝2包括金属线股13，金属优选为铜。线股13被塑料涂层14所围绕，本实施例中的塑料涂层14包括聚偏二氟乙烯(pvdf)并具有0.2mm的厚度。本实施例中的线股13具有0.6mm的直径。