DE102006051724A1

DE102006051724A1 - Leitungssystem

Info

Publication number: DE102006051724A1
Application number: DE102006051724A
Authority: DE
Inventors: Olaf OHLIGSCHLÄGER; Bernhard Kirsch
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitungssystem (1) zum Fördern eines Fluids, mit einer inneren Leitung (2), die von dem Fluid durchströmt wird, zumindest einem Paar erster elektrischer Leitungen (6), die an der inneren Leitung (2) im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, und mit zumindest einem Paar zweiter elektrischer Leitungen (7), die an der inneren Leitung (2) im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, wobei an das Paar erster elektrischer Leitungen (6) ein Strom anlegbar ist, so dass die innere Leitung (2) durch eine Erwärmung der ersten elektrischen Leitungen (6) beheizt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungssystem zum Fördern eines Fluids.
Leitungssysteme zum Fördern bzw. Transportieren von Fluiden sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Bei Verbrennungsmotoren kommen Leitungssysteme in Form von Kraftstoffleitungen zum Einsatz. Bei Verbrennungsmotoren nach dem Selbstzündungsprinzip, d.h. Dieselmotoren sind beheizte Kraftstoffleitungen vorgesehen, um ein Ausflocken des Dieselkraftstoffs bei tiefen Temperaturen zu verhindern und einen Betrieb des Dieselfahrzeugs bei solchen Temperaturen sicherzustellen. In gleicher Weise ist bei Dieselfahrzeugen die Beheizung des Kraftstofftanks bekannt, um bei tiefen Temperaturen den Flüssigzustand des Dieselkraftstoffs zu gewährleisten. Das Nachrüsten von herkömmlichen Kraftstoffleitungen mit Heizdrähten oder dergleichen ist vergleichsweise aufwendig. Zudem übernimmt eine solcher Art modifizierte Kraftstoffleitung üblicherweise nur eine Funktion, d.h. ein Fördern bzw. Transportieren des Fluids in eine Richtung. Bei einem Kreislaufprinzip sind deshalb eine Mehrzahl von Kraftstoffleitungen erforderlich, nämlich eine Zuführleitung und eine Rückführleitung.
Die Dosierung von fließfähigen Stoffen ist auch bei einem Abgasreinigungsprozess für Kfz-Dieselmotoren von Bedeutung, der unter der Bezeichnung „selektive katalytische Reduktion", kurz SCR bekannt ist. Mittels der SCR-Technologie wird ein Dieselmotor auf maximale Effizienz und grenzwertkonforme Partikelemissionen eingestellt. Durch den Einsatz dieser Technologie lassen sich die Grenzwertstufen Euro 4 und Euro 5 für die Stickoxyd-Emissionen erreichen. Diese Entstickungstechnologie erfordert ein Reduktionsmittel, wobei hierzu zumeist AdBlue^TM verwendet wird. Hierbei handelt es sich um eine wässrige Harnstofflösung, die in den Abgasstrom des Dieselmotors eingedüst wird und das benötigte Reduktionsmittel, nämlich Ammoniak für die SCR-Reaktionen im Katalysator freisetzt. Hierdurch werden die NO_x-Emissionen der Dieselabgase wirkungsvoll reduziert und gleichzeitig der Dieselmotor auf einen günstigen Wirkungsgrad hin optimiert. Vorteilhaft resultieren hieraus ein geringer Kraftstoffverbrauch und niedrige Partikelemissionen.
Das Reduktionsmittel AdBlue^TM stellt auf Grund seiner spezifischen Eigenschaften im Detail sehr hohe Entwicklungsanforderungen an die Abgas-Nachbehandlungssysteme hinsichtlich Frostfestigkeit, Verstopfung bei niedrigen Temperaturen durch Kristallisation sowie Materialverträglichkeit der medium führenden Komponenten. Da die wässrige Harnstofflösung in Form von AdBlue^TM bereits bei ca. –11°C zu kristallisieren beginnt, ist ein Beheizen der entsprechenden Leitungen, die dieses Mittel zum Abgasstrang führen, erforderlich, um auch im Winter bei tiefen Temperaturen eine störungsfreie Abgasnachbehandlung sicherzustellen.
Aus der DE 10 2004 046 881 A1 ist ein Zuführsystem für eine wässrige Harnstofflösung zur Behandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine bekannt. Eine Zuführleitung und eine Rückführleitung dieses Zuführsystems weisen wenigstens einen Leitungsbereich mit wenigstens einem ersten Teilkanal und einem zweiten strömungsmäßig parallel geführten zweiten Teilkanal auf, wobei die Teilkanäle unterschiedliche thermische Isoliereigenschaften aufweisen. Hierdurch soll die an einer Dosiereinheit aufgenommene Wärme bei gleichzeitiger Isolierung des gesamten Medium-Kreislaufs an die Umgebung abgeführt werden können. Nachteilig bei diesem Zuführsystem ist, dass eine Mehrzahl von Teilkanälen vorzusehen ist, um die gewünschte Wärmeabfuhr zu erreichen.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Leitungssystem zu schaffen, das bei einem Fördern eines Fluids nach dem Kreislaufprinzip besonders platzsparend ist und zum Beheizen eine hohe Funktionsintegration aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Leitungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Leitungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Leitungssystem zum Fördern eines Fluids umfasst eine innere Leitung, die von dem Fluid durchströmt wird, zumindest ein Paar erster elektrischer Leitungen, die an der inneren Leitung im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, und zumindest ein Paar zweiter elektrischer Leitungen, die an der inneren Leitung im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden. Hierbei kann an das Paar erster elektrischer Leitungen und/oder an das Paar zweiter elektrischer Leitungen ein Strom angelegt werden, sodass die innere Leitung durch eine Erwärmung der entsprechenden elektrischen Leitungen beheizt wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Leitungssystems besteht darin, dass das Beheizen der inneren Leitung durch das eine Paar elektrischer Leitungen erzielt wird, wobei mit dem anderen Paar elektrischer Leitungen eine Temperatur der inneren Leitung gemessen oder andere Informationen weitergeleitet werden können.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die innere Leitung von einem äußeren Mantel umschlossen sein, der als Schutzschicht für die innere Leitung dient. Zweckmäßigerweise kann in dem äußeren Mantel zumindest ein Kanal ausgebildet sein, der von einem Fluid insbesondere in einer Gegenrichtung bezogen auf die innere Leitung durchströmt werden kann. Somit bildet der Kanal bezogen auf die innere Leitung einen Rücklauf für das Fluid. Anstatt für ein Zuführen und ein Rückführen des Fluids zu bzw. von einem hydraulischen Verbraucher zwei getrennte Fluidleitungen zu verwenden, kann dies mittels des erfindungsgemäßen Leitungssystems in Form eines einzigen Elements erfolgen.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßes Leitungssystem eine innere Leitung, die von dem Fluid durchströmt wird, und einen die innere Leitung umschließenden äußeren Mantel, in dem zumindest ein Kanal ausgebildet ist, der von einem Fluid, insbesondere in einer Gegenrichtung bezogen auf die innere Leitung, durchströmt werden kann, so dass der Kanal, bezogen auf die innere Leitung, einen Rücklauf bildet. Wie vorstehend erläutert, hat dies den Vorteil, dass das Leitungssystem gleichzeitig als Zuführleitung und als Rückführleitung für ein Fluid bzw. von einem hydraulischen Verbraucher dienen kann.
Die vorstehend genannte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungssystems kann vorteilhaft ein Paar erster elektrischer Leitungen, die an der inneren Leitung im Wesentlichen an der Längsrichtung angebracht und zur Bildung eines geschlossenen Leiters miteinander verbunden sind, und zumindest ein Paar zweiter elektrischer Leitungen umfassen, die an der inneren Leitung im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und zur Bildung eines geschlossenen Leiters miteinander verbunden sind. Hierbei kann an das Paar erster elektrischer Leitungen und/oder an das Paar zweiter elektrischer Leitungen ein Strom angelegt werden, sodass die innere Leitung durch eine Erwärmung der elektrischen Leitungen beheizt wird.
Das erfindungsgemäße Leitungssystem kann vorteilhaft dazu verwendet werden, eine zentrale Steuer- und Versorgungseinheit mit einem hydraulischen Widerstand und/oder einem elektrischen Widerstand zu verbinden. Hierzu dient das erfindungsgemäße Leitungssystem zum gleichzeitigen Transport eines fluidischen Massenstroms, eines Wärmestroms, eines elektrischen Stroms und/oder von Informationen, zum Beispiel bezüglich der Temperatur der inneren Leitung, des hydraulischen Widerstands und/oder des elektrischen Widerstands. Wie vorstehend erläutert, kann das erfindungsgemäße Leitungssystem aus zwei Fluidleitungen, nämlich der inneren Leitung und dem in dem äußeren Mantel ausgebildeten Kanal, und aus zwei Paaren elektrischer Leitungen, d.h. das Paar erster und zweiter elektrischer Leitungen bestehen. Besonders zweckmäßig sind die elektrischen Leitungen in dem äußeren Mantel eingebettet, z.B. an einer Aussenwand der inneren Leitung oder angrenzend dazu, so dass sie hierdurch in der Längsrichtung der inneren Leitung geführt und gegen Beschädigungen oder dergleichen von außen geschützt sind. Der äußere Mantel kann über vier radiale Segmente die innere Leitung stützen, wobei die elektrischen Leitungen jeweils in einem der vier Segmente eingebettet sind. Zwischen den vier Segmenten des äußeren Mantels ist jeweils eine in axialer Richtung verlaufende Kammer ausgebildet, die jeweils den Kanal bildet. Somit erfüllt der äußere Mantel zwei Funktionen, nämlich Aufnehmen der elektrischen Leitungen und Bereitstellen eines Rücklaufs in Form des bzw. der darin ausgebildeten Kanals/Kanäle.
In Form der inneren Leitung und des Kanals innerhalb des äußeren Mantels ist das erfindungsgemäße Leitungssystem als doppelwandige Schlauchleitung ausgebildet. Die innere Leitung ist vorzugsweise sehr steif ausgeführt, so dass das Fluid darin mit einem Überdruck gefördert werden kann. Indem der äußere Mantel aus einem flexiblem Material hergestellt ist, ist die innere Leitung gegen Knick- und Schwingbeanspruchungen gesichert. Der flexible äußere Mantel selbst benötigt keine Verstärkungen, schützt jedoch das Fluid insbesondere in der inneren Leitung gegen Kälte und Hitze.
Der modulare Aufbau des erfindungsgemäßen Leitungssystems führt zu dem Vorteil, dass gleichzeitig mehrere Aufgaben erfüllt werden können. Durch die innere Leitung lässt sich ein Fluid unter Druck zu einem hydraulischen Verbraucher fördern, wobei gleichzeitig ein nicht benötigter Teil des Fluids, der zum Kühlen des hydraulischen Verbrauchers dient, durch den Kanal in dem äußeren Mantel zu einem Vorratstank oder dergleichen rückgefördert werden kann. Zweckmäßigerweise ist ein Wärmeaustausch zwischen dem äußeren Mantel und der inneren Leitung möglich. Wenn das Fluid in dem hydraulischen Verbraucher Wärme aufnimmt und anschließend durch den Kanal rückgefördert wird, wird diese Wärme an die innere Leitung übertragen, so dass das durch den Kanal rückgeförderte Fluid gleichzeitig die innere Leitung beheizt.
Alternativ und/oder ergänzend kann das Beheizen der inneren Leitung durch ein Bestromen eines der Paare elektrischer Leitungen erfolgen. Die Temperatur der inneren Leitung kann dadurch gemessen werden, dass an das andere, nicht-bestromte Paar elektrischer Leitungen ein Instrumentenverstärker angeschlossen wird. Dies ist dann möglich, wenn das nicht-bestromte Paar elektrischer Leitungen mit dem anderen Paar elektrischer Leitungen auf der Verbraucherseite elektrisch verbunden, d.h. parallel geschaltet ist. Dies bedeutet, dass jeweils eine Leitung des Paars erster elektrischer Leitungen und eine Leitung des Paars zweiter elektrischer Leitungen auf der Verbraucherseite miteinander und mit einem Anschluß eines elektrischen Verbrauchers nach dem Prinzip der Vierleitertechnik elektrisch verbunden sind. Vorteilhaft lässt sich dadurch durch das eine Paar elektrischer Leitungen ein elektrischer Strom führen, wobei durch das jeweils andere Paar elektrischer Leitungen eine Information darüber gewonnen werden kann. Durch ein Anschliessen eines Instrumentenverstärkers an die nicht bestromten elektrischen Leitungen kann eine Spannung gemessen werden, die darüber abfällt. Die mittels des Instrumentenverstärkers gemessene Spannung lässt einen Rückschluß auf die Temperatur der nicht-bestromten Leitung und damit der inneren Leitung zu. Gleiches gilt für einen elektrischen Verbraucher bzw. dessen Temperatur.
Durch das Anschließen eines Instrumentenverstärkers an das Paar zweiter elektrischer Leitungen lässt sich in Folge der genannten Parallelschaltung mit den beiden ersten elektrischen Leitungen der Spannungsabfall an diesen Leitungen messen, woraus ein Rückschluss auf die Temperatur der inneren Leitung, der Düse und/oder des Wegeventils gewonnen wird. Somit ist das Vorsehen von separaten Temperatur-Meßwertaufnehmern oder dergleichen entlang des Leitungssystems bzw. an der Düse oder an dem Wegeventil zur Temperaturmessung nicht erforderlich.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Paar erster elektrischer Leitungen aus einem niederohmigen Metall hergestellt sein, zum Beispiel Kupfer. Des weiteren kann das zweite Paar elektrischer Leitungen aus einem hochohmigen Metall hergestellt sein, zum Beispiel eine Nickel-Chrom- Legierung oder dergleichen, mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands. Das Beheizen der inneren Leitung erfolgt hierbei vorzugsweise über das Paar zweiter elektrischer Leitungen mit dem hochohmigen Widerstand, so dass durch ein Erzeugen einer elektrischen Verlustwärme in diesen Leitungen die innere Leitung beheizt und dadurch das Fluid auf eine gewünschte Betriebstemperatur erwärmt wird. Die genannte Drucksteifigkeit der inneren Leitung lässt sich einfach dadurch erzielen, dass ein Drahtgeflecht in ein gut wärmeleitendes Material in Form einer Kunststoffmatrix eingebettet ist. In dieser Weise kann die innere Leitung preiswert in großen Längen hergestellt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besteht der äußere Mantel aus einem thermisch und/oder elektrisch isolierenden Material, das vorzugsweise über einen weiten Temperaturbereich temperaturstabil ist. Hierzu weist der äußere Mantel zumindest abschnittsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Dies bewirkt, dass eine Aufnahme der Heizdrähte in Form des Paars zweiter elektrischer Leitungen keine Schädigung des äußeren Materials herbeiführt, wenn in den Heizdrähten eine elektrische Verlustwärme entsteht. Falls insbesondere das Paar zweiter elektrischer Leitungen mit dem hochohmigen Widerstand an einer Innenseite des äußeren Mantels angeordnet ist, wird die darin erzeugte elektrische Verlustwärme hauptsächlich nach innen in Richtung der inneren Leitung, jedoch nicht nach außen abgegeben. Gleichzeitig dient dadurch der äußere Mantel als Isolierschicht für die darin enthaltene innere Leitung und schützt gegen Kälte bzw. Hitze.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann an die innere Leitung und an den Kanal ein hydraulischer Verbraucher angeschlossen sein. Ein solcher hydraulischer Verbraucher besteht zum Beispiel aus einem Wegeventil, das an einem Ende des Leitungssystems an die innere Leitung und an den zumindest einen Kanal angeschlossen ist und eine erste Schaltstellung und eine zweite Schaltstellung aufweist. In seiner ersten Schaltstellung ist das Wegeventil auf Durchfluss geschaltet, wobei es in seiner zweiten Schaltstellung auf Nebenfluss geschaltet ist. In der zweiten Schaltstellung des Wegeventils fließt das Fluid von der inneren Leitung in den zumindest einen Kanal zurück. Das Ansteuern des Wegeventils kann einfach dadurch erfolgen, dass es als Magnetventil ausgebildet und an das Paar erster elektrischer Leitungen mit niederohmigem Widerstand angeschlossen ist. Durch ein Bestromen der ersten elektrischen Leitungen gelangt das Wege- bzw. Magnetventil von seiner ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung, wobei optional das Magnetventil gleichzeitig durch das Bestromen dieser elektrischen Leitungen beheizt wird. Bei einer Unterbrechung des Bestromens der Spule des Magnetventils kann ein Rücksetzen in seine erste Schaltstellung einfach durch eine Rückstellfeder erfolgen, die den Ventilkörper in Folge der Federkraft zurück drückt. Durch das Bestromen der Spule des Magnetventils mit den ersten elektrischen Leitungen, die zweckmäßigerweise aus Kupfer bestehen, ist ein verlustarmes und präzises Ansteuern des Wegeventils zum Einstellen seiner ersten bzw. zweiten Schaltstellung möglich.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann an dem Wegeventil eine Düse mit einem definierten Öffnungsdruck angeschlossen sein, die in der ersten Schaltstellung des Wegeventils mit dem Fluid beaufschlagt wird. Anders ausgedrückt, kann das Fluid in der ersten Schaltstellung des Wegeventils bei überschreiten eines bestimmten Druck-Grenzwertes aus der Düse ausgetragen bzw. ausgespritzt werden. Im Bezug auf ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem lassen sich somit durch ein präzises Steuern des Drucks innerhalb der inneren Leitung der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge des Fluids bzw. einer Harnstofflösung in einen Abgasstrang des Fahrzeugs steuern. Wenn die Düse in gleicher Weise wie das Magnetventil an das Paar erster elektrischer Leitungen angeschlossen ist, lässt sie sich bei einem Bestromen dieser Leitungen vorteilhaft beheizen. Insbesondere im Winterbetrieb ist dadurch ein Freigeben der Düse auch bei tiefen Temperaturen gewährleistet und ein Verstopfen der Düse verhindert.
Das Beheizen der inneren Leitung erfolgt vorteilhaft durch das Bestromen der beiden Kupfer-Leitungen. Falls das Fluid in dem Wegeventil Wärme aufnimmt und dadurch auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird, kann der Teilstrom des Fluids, der durch den Kanals zurückgeführt wird, gleichzeitig die innere Leitung mittels Wärmeleitung beheizen. Somit wird das Fluid bei einer in der Umgebung vorliegenden Untertemperatur durch die Wärmeaufnahme im Wegeventil auf eine gewünschte Betriebstemperatur erwärmt. Hierbei kann der Durchsatz des Teilstroms in des Fluids durch den Kanal erhöht sein, um die auf die innere Leitung wirkende Wärmeleitung zu intensivieren. Ein Beheizen der inneren Leitung kann in gleicher Weise dadurch erfolgen, dass in dem Wegeventil eine Übertemperatur vorherrscht und dadurch das Fluid auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird, wobei der Durchsatz des Fluids sowohl in der inneren Leitung als auch des Teilstroms des Fluids in dem Kanal erhöht sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Leitungssystem handelt es sich um ein System von hydraulischen und elektrischen Leitungen zum sicheren Fördern eines Fluids, z.B. einer wässrigen Lösung in thermisch rauher Umgebung. Das Leitungssystem zeichnet sich durch einen hohen Integrationsgrad seiner Funktionen aus. Es dient zum gleichzeitigen Transport eines fluidischen Massestroms, eines Wärmestroms, eines elektrischen Stroms und von Informationen, zum Beispiel die Temperatur, die in dem Leitungssystem selbst oder in daran angeschlossenen Komponenten vorherrscht.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist nachfolgend mehrerer Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Leitungssystem in einer Querschnittsansicht,
2 eine prinzipiell vereinfachte Schaltlogik des Leitungssystems von 1,
3a-3d verschiedene Schaltzustände der elektrischen Leitungen des Leitungssystems von 1, und
4 einen prinzipiellen Einbau des Leitungssystems von 1 in einem Abgasnachbehandlungssystem.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Leitungssystem 1 in einer Querschnittsansicht. Eine innere Leitung 2, die im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist von einem äußeren Mantel 3 umschlossen. Die innere Leitung ist aus einem flexiblen, jedoch gleichzeitig drucksteifen Material hergestellt. Beispielsweise besteht die innere Leitung 2 aus einer Kunststoffmatrix, in die ein Drahtgeflecht eingebettet ist. Die innere Leitung 2 wird von einem Fluid durchströmt. Da die innere Leitung drucksteif ausgeführt ist, kann das Fluid von einer Versorgungseinheit durch die innere Leitung 2 mit einem Überdruck zu einem hydraulischen Widerstand bzw. Verbraucher gefördert werden.
Der äußere Mantel 3 weist vier Segmente 4 auf, die in Kontakt mit der inneren Leitung 2 sind und diese stützen. Zwischen den Segmenten 4 des äußeren Mantels 3 ist jeweils in axialer Richtung des Leitungssystems 1 (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene von 1) eine Kammer 5 ausgebildet, die einen Kanal bildet. Die Kanäle 5 können auch von einem Fluid durchströmt werden. Somit umfasst das Leitungssystem 1 zwei voneinander getrennte Förderräume für das Fluid, nämlich die innere Leitung 2 und die Kanäle 5. Der äußere Mantel 3 ist aus einem flexiblem Material hergestellt und weist zumindest abschnittsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Entsprechend ist die innere Leitung 2 durch den äußeren Mantel 3 gut gegen Hitze bzw. Kälte isoliert.
Die innere Leitung 2 und die Kanäle 5 lassen sich an einen hydraulischen Widerstand bzw. hydraulischen Verbraucher anschließen, zum Beispiel ein Wegeventil. Durch die innere Leitung 2 wird das Fluid von einer Versorgungseinheit, zum Beispiel ein Tank oder dergleichen, zum Wegeventil hin gefördert. Durch ein geeignetes Umschalten des Wegeventils kann zumindest ein Teilstrom des Fluids durch die Kanäle 5 – bezogen auf die innere Leitung 2 in einer Gegenrichtung – gefördert werden. Anders ausgedrückt, bilden die Kanäle 5 einen Rücklauf bezogen auf die innere Leitung 2, um das Fluid zum Tank oder dergleichen zurückzuleiten.
In den Segmenten 4 des äußeren Mantels 3 sind elektrische Leitungen eingebettet. Im einzelnen ist dies ein Paar erster elektrischer Leitungen 6, die aus einem niederohmigen Metall hergestellt sind. Hierzu eignet sich insbesondere das Material Kupfer. Des weiteren ist in den Segmenten 4 ein Paar zweiter elektrischer Leitungen 7 eingebettet, die aus einem hochohmigen Metall hergestellt sind. Hierzu eignet sich zum Beispiel eine Nickel-Chrom-Legierung oder dergleichen, die einen niedrigen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands aufweist. Wie in 1 gezeigt, sind die ersten elektrischen Leitungen 6 und die zweiten elektrischen Leitungen 7 jeweils gegenüberliegend in den Segmenten 4 des äußeren Mantels 3 eingebettet. Sowohl die Kuper-Leitungen 6 als auch die elektrischen Leitungen 7 können jeweils miteinander verbunden sein, um einen geschlossenen Leiter zu bilden. An die Kupfer-Leitung 6 bzw. an die elektrischen Leitungen 7 bestehend aus der Nickel-Chrom-Legierung kann ein elektrischer Widerstand angeschlossen sein. Hierbei kann jeweils eine der beiden Kupfer-Leitungen 6 mit einer der beiden Nickel-Chrom-Legierungs-Leitungen 7 parallel geschaltet sein. Die Funktionsweise der elektrischen Leitungen 6, 7 ist unter Bezugnahme auf die 2 und 3 im Detail erläutert.
In 2 ist eine prinzipiell vereinfachte Darstellung der hydraulischen und elektrischen Leitungen des Leitungssystems 1 gezeigt, wenn es zur Verbindung einer Versorgungseinheit mit einem hydraulischen Verbraucher dient. Als Versorgungseinheit ist ein Tank 8 vorgesehen, in dem eine Dosierpumpe 9 angeordnet ist. Der Tank 8 enthält ein Fluid. Des weiteren ist ein Wegeventil 10 vorgesehen, das in Form eines 3/2-Wegeventils ausgebildet und über eine Spule 11 magnetgesteuert ist. Das Leitungssystem 1 verbindet den Tank 8 mit dem Magnetventil 10, wobei die innere Leitung 2 eine Zuführleitung und die Kanäle 5 jeweils eine Rückführleitung bilden. Durch einen Betrieb der Dosierpumpe 9 lässt sich das Fluid aus dem Tank 8 durch die innere Leitung 2 mit Überdruck zu dem Magnetventil 10 fördern.
Das Magnetventil 10 weist eine erste Schaltstellung und eine zweite Schaltstellung auf. In seiner ersten Schaltstellung ist das Magnetventil auf Durchfluss geschaltet. An einen entsprechenden Ausgang des Magnetventils 10 ist eine Einspritzdüse 12 angeschlossen, die in der ersten Schaltstellung des Magnetventils 10 mit dem Fluid beaufschlagbar ist. Zwischen der Einspritzdüse 12 und dem Magnetventil 10 ist ein Druckbegrenzungsventil 13 vorgesehen, so dass das Fluid durch die Einspritzdüse 12 nur bei Überschreiten eines bestimmten Druckwertes ausgespritzt wird.
Das Magnetventil 10 ist in seiner zweiten Schaltstellung auf Nebenfluss geschaltet, wobei dann das Fluid von der inneren Leitung 2 zumindest teilweise oder vollständig in die Kanäle 5 zurückgeleitet wird. Das Magnetventil 10 ist durch eine Rückstellfeder 14 in seine erste Schaltstellung vorgespannt. Durch ein Bestromen der Spule 11 wird das Magnetventil 10 in die zweite Schaltstellung umgeschaltet, um das genannte Rückströmen des Fluids durch die Kanäle 5 zu erzielen. In dem Kanal 5 bzw. den Kanälen 5 ist ein weiteres Druckbegrenzungsventil 15 vorgesehen, das einen Druckeinbruch bzw. einen Wasserschlag verhindert.
Die elektrischen Leitungen 6, 7 des Leitungssystems 1 sind im oberen Teil von 2 gezeigt. Die Anschlüsse der beiden Kupfer-Leitungen 6 sind mit A, B bezeichnet, und die Anschlüsse der beiden elektrischen Leitungen 7, bestehend aus der Nickel-Chrom-Legierung, sind mit C, D bezeichnet. Die Spule 11 ist an die beiden Kupfer-Leitungen 6 angeschlossen, so dass die Spule 11 einen elektrischen Widerstand bzw. Verbraucher bildet. Nach dem Prinzip der Vierleitertechnik sind die zweiten elektrischen Leitungen 7 auf der Verbraucherseite mit einer entsprechenden Kupferleitung 6 parallel geschaltet. Anders ausgedrückt, sind jeweils eine Kupfer-Leitung 6 und eine zweite elektrische Leitung 7 auf der Verbraucherseite miteinander und mit einem Anschluss der Spule 11 elektrisch verbunden. Die Spule 11 wird durch ein Bestromen der Anschlüsse A, B betätigt. Dies bedeutet, dass bei einem Anlegen eines Stroms an die beiden Kupfer-Leitungen 6 das Magnetventil 10 bestromt wird, um ausgehend von seiner ersten Schaltstellung gegen die Kraft der Rückstellfeder 14 in seine zweite Schaltstellung umzuschalten. Aufgrund des niederohmigen Widerstands der Kupfer-Leitungen 6 ist ein präzises Ansteuern der Spule 11 bzw. des Magnetventils 10 für ein schnelles Umschalten gewährleistet. Beim Entregen der Spule 11, d.h. beim Öffnen des Stromkreises bezogen auf die Anschlüsse A, B, wird das Magnetventil 10 in Folge der Rückstellfeder 14 in seine erste Schaltstellung zurück verlagert.
Ein Gehäuse der Einspritzdüse 12 ist mit dem Magnetventil 10 wärmeleitend verbunden. Falls das Fluid durch die Einspritzdüse 12 in der ersten Schaltstellung des Magnetventils 10 ausgespritzt wird, können in der Einspritzdüse 12 erhöhte Temperaturen in Folge der Kompression des Fluids auftreten. Um die Einspritzdüse 12 zusätzlich zur Konvektion geeignet zu kühlen, wird das Magnetventil 10 durch Bestromen der Spule 11 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet, so dass das Fluid das Magnetventil 10 im Nebenfluss durchströmt, wobei es ohne ein Austragen aus der Einspritzdüse 12 von der inneren Leitung 2 in die Kanäle 5 umgeleitet wird. Im Regelfall ist die Temperatur des Fluids im Tank 8 niedriger als in der Einspritzdüse 12, wenn dort das Fluid unter Druck ausgespritzt wird. Deshalb kann eine Zirkulation des Fluids in der inneren Leitung 2 und den Kanälen 5, falls das Magnetventil 10 in seine zweite Schaltstellung gebracht ist, zu einer Kühlung der Einspritzdüse 12 beitragen.
Bei Verwendung eines Fluids, das bei tiefen Temperaturen gefriert und entsprechend vom Flüssigzustandand in den Festzustand übergeht, ist ein Beheizen des Leitungssystems 1 und/oder des Tanks 8 wichtig, um auch bei solchen Witterungsbedingungen einen störungsfreien Betrieb der Einspritzdüse 12 zu gewährleisten. Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 3 ein Beheizen des Leitungssystems 1 und der daran angeschlossenen Komponenten erläutert.
Gemäß der Darstellung von 3a ist an die Anschlüsse C, D der zweiten elektrischen Leitungen 7 ein konstanter Strom angelegt, wobei die Anschlüsse A, B der beiden Kupfer-Leitungen 6 kurzgeschlossen sind. In Folge einer elektrischen Verlustwärme, die in den zweiten elektrischen Leitungen 7 erzeugt wird, wird das Leitungssystem 1 in seiner Längsrichtung homogen erwärmt. Diese Verlustwärme wirkt im Wesentlichen radial nach innen auf die innere Leitung 2, so dass hierdurch das Fluid bei einer in der Umgebung vorliegenden Untertemperatur auf eine gewünschte Betriebstemperatur beheizt wird. Die elektrischen Leitungen 7 bilden bei dieser Schaltstellung den elektrischen Verbraucher, was in der Darstellung von 3a durch ein entsprechendes Schaltsymbol gezeigt ist. Der Tank 8 lässt sich ebenfalls geeignet beheizen, so dass ein Verfestigen des Fluids darin bei der Untertemperatur in der Umgebung wirkungsvoll verhindert ist.
In der 3b ist ein konstanter Strom an die Anschlüsse A, B der beiden Kupfer-Leitungen 6 angelegt, wobei die Anschlüsse C, D der beiden zweiten elektrischen Leitungen 7 stromlos sind. Durch das Bestromen der beiden Kupfer-Leitungen 6 wird wie vorstehend erläutert das Magnetventil 10 in seine zweite Schaltstellung überführt, so dass das Fluid von der inneren Leitung 2 zurück in die Kanäle 5 strömt und zum Tank 8 zurück gefördert wird. Zusätzlich kann das Magnetventil 10 auch durch ein Bestromen der Kupfer-Leitungen 6 beheizt werden. Falls die Einspritzdüse 12 ebenfalls an die beiden Kupfer-Leitungen 6 angeschlossen ist, kann gemäß der Schaltstellung von 3b gleichzeitig die Einspritzdüse 12 beheizt werden. Hierzu kann ein separater Schalter vorgesehen sein, so dass beim Bestromen der Anschlüsse A, B durch ein Betätigen dieses Schalters die Einspritzdüse 12 wahlweise beheizbar ist. Das Beheizen des Magnetventils 10 und/oder der Einspritzdüse 12 ist in der Darstellung von 3b durch ein entsprechendes Schaltsysmbol gezeigt. Die Spule 11 erfüllt hierbei eine Doppelfunktion: Umschalten des Magnetventils 10 und gleichzeitiges Beheizen desselben.
In der Schaltstellung gemäß 3c ist an die Anschlüsse A, B ebenfalls ein konstanter Strom angelegt, wobei im Unterschied zu 3b nun die Anschlüsse C, D der zweiten elektrischen Leitungen 7 an einen Instrumentenverstärker 16 angeschlossen sind. Wie vorstehend erläutert, können bei einem Bestromen der beiden Kupfer-Leitungen 6 neben einem Ansteuern des Magnetventils 10 gleichzeitig auch das Magnetventil 10 selbst und/oder die Einspritzdüse 12 beheizt werden. In Folge der Parallelschaltung der jeweiligen zweiten elektrischen Leitungen 7 zu den entsprechenden Kupfer-Leitungen 6 kann mittels des Instrumentenverstärkers 16 die Spannung gemessen werden, die in den beiden zweiten elektrischen Leitungen 7 abfällt. Die durch den Instrumentenverstärker 16 an den Anschlüssen C, D gemessene Spannung kann in eine Temperatur umgerechnet werden, die an dem Magnetventil 10 und/oder der Einspritzdüse 12 vorliegt. Dies bedeutet, dass in der Schaltstellung von 3c durch ein Bestromen der Kupfer-Leitungen 6 das Magnetventil und/oder die Einspritzdüse 12 beheizt wird, wobei durch ein Anschließen des Instrumentenverstärkers 16 an die Anschlüsse C, D die Temperatur an der Einspritzdüse 12 gemessen werden kann. Das Beheizen des Magnetventils 10 und/oder der Einspritzdüse 12 ist in der Darstellung von 3b durch ein entsprechendes Schaltsysmbol gezeigt.
In der Schaltstellung von 3d ist ein konstanter Strom an den Anschluß C der einen zweiten elektrischen Leitung 7 angelegt, wobei der Anschluß A der dazu parallel geschalteten Kupfer-Leitung 6 auf Masse gelegt ist. Somit entsteht in der bestromten zweiten elektrischen Leitung 7 eine elektrische Verlustwärme, mittels der die innere Leitung 2 bzw. das darin geführte Fluid beheizt werden. Der Instrumentenverstärker 16 ist hierbei an die Anschlüsse A und D der auf Masse gelegten Kupfer-Leitung 6 bzw. der nicht bestromten zweiten elektrischen Leitung 7 angeschlossen. Durch ein Messen der Spannung, die zwischen den Anschlüssen A bzw. D abfällt, lässt sich eine Temperatur der elektrischen Leitung und somit des Leitungssystems 1 bestimmen.
Zusätzlich oder ergänzend zum Beheizen des Leitungssystems 1 durch die in den zweiten elektrischen Leitungen 7 erzeugten elektrischen Verlustwärme kann das Fluid in der inneren Leitung 2 dadurch beheizt bzw. auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten werden, indem es im Magnetventil 10 Wärme aufnimmt. Durch ein Rückströmen des Fluids durch die Kanäle 5 wird diese Wärme in Folge der guten Wärmeleitung der inneren Leitung 2 auf seiner Betriebstemperatur gehalten. Hierbei ist vorzugsweise der Durchsatz des Teilstroms des Fluids durch die Kanäle 5 erhöht. Gleiches gilt für den Fall, dass im Wegeventil eine Übertemperatur vorherrscht, wodurch das Fluid ebenfalls auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird. Hierbei sind der Durchsatz des Fluids in der inneren Leitung 2 und/oder des Teilstroms des Fluids in den Kanälen 5 erhöht.
Die Ansteuerung des Magnetventils 10 zum Umschalten zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung kann bezogen auf die Erläuterung gemäß 2 auch umgekehrt erfolgen. Dies bedeutet, dass sich das Magnetventil 10 bei nicht bestromter Spule 11 in seinem Ausgangszustand befindet, d.h. in seiner zweiten Schaltstellung im Nebenfluss, in der das Fluid von der inneren Leitung 2 in die Kanäle 5 zurückgeleitet wird. Erst bei einem Bestromen der Kupfer-Leitungen 6 wird die Spule 11 erregt und dadurch das Magnetventil 10 in die erste Schaltstellung überführt, in der das Einspritzventil 12 mit dem Fluid beaufschlagt wird. Nach einem Entregen der Spule 11 drückt die Rückstellfeder 14 das Magnetventil 10 zurück in seine zweite Schaltstellung.
Es versteht sich, dass die Ansteuerung der Spule 11 des Magnetventils 10 auch in anderer Weise als durch die Kupferleitungen 6 erfolgen kann. Dies bedeutet, dass die Spule 11 an andere elektrische Leitungen angeschlossen ist und hierüber ausgehend von einer anderen externen Stromquelle bestromt wird, um das Magnetventil umzuschalten.
4 zeigt eine prinzipiell vereinfachte Darstellung eines SCR-Abgasnachbehandlungssystems, in dem das erfindungsgemäße Leitungssystem 1 integriert ist. Bei dem Fluid, das in dem Tank 8 enthalten ist, handelt es sich um eine wässrige Harnstofflösung, auch bekannt unter der Bezeichnung AdBlue^TM. Bei der Dosierpumpe 9 handelt es sich um eine Membranpumpe, die idealerweise in dem Tank 8 integriert ist. Hierdurch lassen sich Ansaugprobleme für das AdBlue^TM vermeiden. Die Dosierpumpe 9 ist mit dem Tank 8 thermisch und mechanisch gekoppelt und somit vor Umwelteinflüssen und schwankenden Betriebsbedingungen geschützt.
Die Einspritzdüse 12 ist an einem Abgasstrang 17 eines (nicht gezeigten) Dieselmotors stromaufwärts eines Katalysators 18 angeschlossen. Das Leitungssystem 1 verbindet das Magnetventil 10, an welches die Einspritzdüse 12 angeschlossen ist, mit der Dosierpumpe 9. Die Dosierpumpe 9 erzeugt einen kontinuierlichen Förderstrom des AdBlue^TM aus dem Tank 8 hin zu dem Magnetventil 10 bzw. zur Einspritzdüse 12, wobei der Förderstrom der maximal benötigten Menge von AdBlue^TM/Zeiteinheit entspricht. Die Dosierpumpe 9 als auch die ersten elektrischen Leitungen 6 und die zweiten elektrischen Leitungen 7 des Leitungssystems 1 sind über Kontaktstecker 19 mit einer Steuereinheit 20 verbunden, die ihrerseits mit einer Motorsteuerung 21 in Verbindung steht. Die Fördermenge für das Fluid bzw. das AdBlue^TM wird über die Steuereinheit 20 in einem gewünschten Bereich den Betriebsbedingungen des Dieselmotors angepasst, um für das Magnetventil 10 einen optimalen Betriebspunkt zu garantieren.
Das Magnetventil 10 ist über eine thermische Isolation am Abgasstrang 17 befestigt, wobei über die Einspritzdüse 12 ein Spray des AdBlue^TM im Abgasrohr erzeugt werden kann. Wie vorstehend erläutert, handelt es sich bei dem Magnetventil 10 um ein 3/2-Wegeventil, das den von der Dosierpumpe 9 zugeführten AdBlue^TM-Volumenstrom zur Kühlung der Einspritzdüse 12 nutzt und anschließend wieder in den Tank 8 zurückleitet. Gemäß der Erläuterung von 2 wird dies in der zweiten Schaltstellung des Magnetventils 10 beim Bestromen der Kupfer-Leitungen 6 erzielt. Um ein Sieden des AdBlue^TM zu vermeiden und Druckschläge zu unterdrücken, wird das AdBlue^TM durch das Druckbegrenzungsventil 13 auf ein bestimmtes Druckniveau vorgespannt, läuft jedoch in den Kanälen 5 relativ drucklos in den Tank 8 zurück. Das Magnetventil 10 ist so geschaffen, dass der Ventilschieber weitgehend druckkompensiert betrieben wird, bis auf die kleine Öffnung der Einspritzdüse, die durch eine Nadel verschlossen wird. Somit kann ein relativ kleiner Magnet bzw. eine relativ kleine Spule 11 zum Beschalten des Magnetventils 10 verwendet werden.
Falls die Kupferleitungen 6 an ihren Anschlüssen A, B stromlos sind, wird das Magnetventil 10 in Folge der Rückstellfeder 14 in die erste Schaltstellung überführt, wodurch die Einspritzdüse 12 freigegeben und das AdBlue^TM mit einem vorbestimmten Druck in den Abgasstrang 17 eingespritzt wird. Die Einspritzdüse 12 ist so dimensioniert, dass bei dem vorbestimmten Einspritzdruck, der die Rückstellkraft des Druckbegrenzungsventils 13 überschreitet, ein maximaler Volumenstrom durch die Einspritzdüse 12 fließt. Damit ist sichergestellt, dass beim Umschalten des Magnetventils 10 kein Druckeinbruch auftritt oder ein Wasserschlag ausgelöst wird, der die Dosiergenauigkeit beeinträchtigen kann. Die mittlere Menge des eingedüsten Fluids bzw. AdBlue^TM wird damit durch das Tastverhältnis bestimmt, mit dem das Magnetventil 10 betrieben wird.
Für einen störungsfreien Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems von 4 sind eine Mehrzahl von Sensoren vorgesehen, die Füllstände oder Drücke überprüfen bzw. überwachen. Im Einzelnen sind dies ein Füllstandssensor 22, der den Füllstand des AdBlue^TM in dem Tank 8 überwacht. Des weiteren sind in dem Tank 8 Temperatursensoren 23 vorgesehen, die die Temperatur des AdBlues^TM innerhalb des Tanks 8 messen. Ein Drucksensor 24 misst den Druck innerhalb der inneren Leitung 2. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die verschiedenen Schaltstellungen von 3 erläutert, können die Temperatur der Einspritzdüse 12 bzw. des Leitungssystems 1 mittels eines Instrumentenverstärkers 16 bestimmt werden, der geeignet an die elektrischen Leitungen 6, 7 angeschlossen wird.
Der äußere Mantel 3 ist aus einem flexiblen Material hergestellt und schützt die innere Leitung 2 vor Knick- und Schwingbeanspruchungen, insbesondere durch die Segmente 4, die die innere Leitung 2 abstützen. Der äußere Mantel 3 selbst benötigt keine Verstärkungen, und dient in Folge seiner geringen Wärmeleitfähigkeit als Isolierung für die innere Leitung 2. Der äußere Mantel 3 ist entsprechend den Anforderungen der Fahrzeughersteller in der Länge konfektioniert und am Fahrzeugchassis geeignet befestigt.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Leitungssystem 1 auch bei jedweden anderen Applikationen eingesetzt werden kann, bei denen das Beheizen einer das Fluid führenden Leitung, eine Kreislauffunktion z.B. für eine Kühlung eines hydraulischen Verbrauchers, ein Transportieren von elektrischen Signalen, die einen Rückschluss auf eine Temperatur des Leitungssystems selbst oder von daran angeschlossenen Komponenten zulassen, und/oder eine sonstige vorteilhafte Wirkung wie vorstehend erläutert von Bedeutung sind.

Claims

Leitungssystem (1) zum Fördern eines Fluids, mit einer inneren Leitung (2), die von dem Fluid durchströmt wird, zumindest einem Paar erster elektrischer Leitungen 6, die an der inneren Leitung (2) im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, und mit zumindest einem Paar zweiter elektrischer Leitungen (7), die an der inneren Leitung (2) im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, wobei an das Paar erster elektrischer Leitungen 6 und/oder an das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) ein Strom anlegbar ist, so dass die innere Leitung (2) durch eine Erwärmung der elektrischen Leitungen beheizt wird.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 1, bei dem die innere Leitung (2) von einem äußeren Mantel (3) umschlossen ist
Leitungssystem (1) nach Anspruch 2, bei dem in dem äußeren Mantel (3) zumindest ein Kanal (5) ausgebildet ist, der von einem Fluid insbesondere in einer Gegenrichtung bezogen auf die innere Leitung (2) durchströmbar ist, so dass der Kanal (5) bezogen auf die innere Leitung (2) einen Rücklauf bildet.
Leitungssystem (1) zum Fördern eines Fluids, mit einer inneren Leitung (2), die von dem Fluid durchströmt wird, und einem die innere Leitung umschließenden äußeren Mantel (3), in dem zumindest ein Kanal (5) ausgebildet ist, der von einem Fluid insbesondere in einer Gegenrichtung bezogen auf die innere Leitung (2) durchströmbar ist, so dass der Kanal (5) bezogen auf die innere Leitung (2) einen Rücklauf bildet.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 4, mit zumindest einem Paar erster elektrischer Leitungen (6), die an der inneren Leitung im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, und mit zumindest einem Paar zweiter elektrischer Leitungen (7), die an der inneren Leitung im Wesentlichen in deren Längsrichtung angebracht und miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Leiter zu bilden, wobei an das Paar erster elektrischer Leitungen (6) und/oder an das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) ein Strom anlegbar ist, so dass die innere Leitung (2) durch eine Erwärmung der elektrischen Leitungen beheizt wird.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der äußere Mantel (3) über vier radiale Segmente (4) die innere Leitung stützt, wobei die elektrischen Leitungen (6, 7) jeweils in einem der vier Segmente (4) eingebettet sind.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 6, bei dem der äußere Mantel (3) zwischen den vier Segmenten jeweils eine in axialer Richtung verlaufende Kammer aufweist, die jeweils den Kanal (5) ausbildet.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem an das Paar erster elektrischer Leitungen (6) und/oder an das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) ein elektrischer Widerstand anschließbar ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem jeweils eine elektrische Leitung (7) des Paars erster elektrischer Leitungen mit einer entsprechenden elektrischen Leitung (6) des Paars zweiter elektrischer Leitungen parallel geschaltet ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 9, bei dem an eine Leitung (6) der ersten elektrischen Leitungen und an eine Leitung (7) der zweiten elektrischen Leitungen ein Strom anlegbar ist, so dass die Beheizung der inneren Leitung (2) über zumindest eine dieser beiden elektrischen Leitungen erfolgt.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der an die jeweils elektrischen Leitungen (6, 7) angelegte Strom konstant ist, wobei der elektrische Strom in den beiden Leitungen betragsmäßig im Wesentlichen gleich ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem an die erste oder die zweite elektrische Leitung (6, 7), an die ein Strom angelegt ist, ein Eingang eines Instrumentenverstärkers (16) anschließbar ist, wobei der andere Eingang des Instrumentenverstärkers (16) an die jeweils andere erste oder zweite elektrische Leitung anschließbar ist, so dass damit die Spannung bzw. die Temperatur der letztgenannten Leitung messbar ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Paar erster elektrischer Leitungen (6) aus einem niederohmigen Metall und das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) aus einem hochohmigen Metall hergestellt sind.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 13, bei dem das Beheizen der inneren Leitung durch das Anlegen eines Stroms an das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) erfolgt.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 14, bei dem das Fluid in der inneren Leitung (2) bei einer in der Umgebung vorliegenden Untertemperatur durch Erzeugen einer elektrischen Verlustwärme in zumindest einer der Leitungen des Paars zweiter elektrischer Leitungen (7) mit hochohmigen Widerstand auf eine Betriebstemperatur beheizbar ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) einen niedrigen Temperaturkoeffizienten bezogen auf den elektrischen Widerstand aufweist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die elektrischen Leitungen (6, 7) an einer Aussenwand der inneren Leitung (2) oder angrenzend dazu angebracht sind.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 17, bei dem die elektrischen Leitungen (6, 7) in dem äußeren Mantel (3) eingebettet sind.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, bei dem der äußere Mantel (3) aus einem isolierenden und/oder temperaturstabilen Material hergestellt ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem die innere Leitung (2) aus einem flexiblen und drucksteifen Material hergestellt ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 20, bei dem die innere Leitung (2) aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt ist und insbesondere aus einer Kunststoffmatrix, in die ein Drahtgeflecht eingebettet ist, besteht.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 21, bei dem an die innere Leitung (2) und an den Kanal (5) ein hydraulischer Widerstand (10, 12) anschließbar ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, weiter mit einem Wegeventil (10), das an einem Ende des Leitungssystems an die innere Leitung (2) und an den zumindest einen Kanal (5) angeschlossen ist und eine erste Schaltstellung und eine zweite Schaltstellung aufweist, wobei das Wegeventil (10) in der ersten Schaltstellung auf Durchfluss und in der zweiten Schaltstellung auf Nebenfluss geschaltet ist, wobei das Fluid in der zweiten Schaltstellung von der inneren Leitung (2) in den zumindest einen Kanal (5) zurückfließt.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 23, bei dem das Wegeventil (10) ein Magnetventil ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 24, bei dem an dem Wegeventil eine Düse (12) mit einem definierten Öffnungsdruck angeschlossen ist, die in der ersten Schaltstellung des Wegeventils mit dem Fluid beaufschlagbar ist, so dass das Fluid aus der Düse (12) austragbar ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 24 oder 25, bei dem die Spule (11) des Magnetventils (10) mittels des Paars erster elektrischer Leitungen (7) mit niederohmigen Widerstand bestromt wird, so dass dadurch ein Umschalten des Wegeventils von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung erfolgt und/oder das Wegeventil (10) und/oder die Düse (12) beheizt werden.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 26, bei dem das Magnetventil eine Rückstellfeder (14) aufweist, die das Magnetventil (10) in eine Ausgangsstellung zurückversetzt.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 27, bei dem die Düse (12) an das Paar erster elektrischer Leitungen (6) mit niederohmigen Widerstand angeschlossen ist, so dass die Düse (12) bei einem Bestromen dieser Leitungen (6) beheizbar ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 28, bei dem an das Paar zweiter elektrischer Leitungen (7) ein Instrumentenverstärker (16) angeschlossen ist, um infolge der Parallelschaltung mit den beiden ersten elektrischen Leitungen den Spannungsabfall an diesen Leitungen und damit die Temperatur des Magnetventils (10) und/oder der Düse (12) zu messen.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 27, bei dem an eine der zweiten elektrischen Leitungen (7) mit hochohmigem Widerstand ein konstanter Strom angelegt ist, wobei die dazu parallel geschaltete erste elektrische Leitung (6) mit niederohmigen Widerstand auf Masse geschaltet ist, um die innere Leitung (2) mittels der ersten elektrischen Leitung zu beheizen, wobei ein Eingang eines Instrumentenverstärkers (16) an die auf Masse gelegte erste elektrische Leitung (6) und der andere Eingang des Instrumentenverstärkers an die jeweils andere Leitung der ersten bzw. zweiten elektrischen Leitung angeschlossen sind, um damit die Temperatur der bestromten zweiten elektrischen Leitung (7) zu bestimmen.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 30, bei dem das Fluid in der inneren Leitung (2) bei einer in der Umgebung vorliegenden Untertemperatur durch eine Wärmeaufnahme im Wegeventil (10) auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird, wobei der Durchsatz des Teilstroms des Fluids durch den Kanal (5) erhöht ist.
Leitungssystem (1) nach Anspruch 31, bei dem das Magnetventil (10) mittels der Leitungen des Paars erster elektrischer Leitungen aus niederohmigen Metall bestromt wird, wobei die Anschlüsse der Leitungen des Paars zweiter elektrischer Leitungen aus hochohmigen Metall offen sind.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 32, bei dem das Fluid in der inneren Leitung (2) bei einer in der Umgebung vorliegenden Untertemperatur durch eine im Wegeventil (10) vorherrschenden Übertemperatur auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird, wobei der Durchsatz des Fluids in der inneren Leitung (2) und/oder des Teilstroms des Fluids in dem Kanal (5) erhöht ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 33, bei dem das niederohmige Metall aus Kupfer oder dergleichen und das hochohmige Metall aus einer Nickel-Chrom-Legierung oder dergleichen mit niedrigem Temperaturkoeffizienten bestehen.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 34, bei dem der Kanal (5) von einem Teilstrom des die innere Leitung (2) durchströmenden Fluids in Bezug auf die innere Leitung (2) in Gegenrichtung durchströmbar ist, wobei Wärme von dem Kanal zur inneren Leitung übertragbar ist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 35, bei dem der äußere Mantel (3) zumindest abschnittsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Leitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 36, bei dem jeweils eine Leitung (6) des Paars erster elektrischer Leitungen und eine Leitung (7) des Paars zweiter elektrischer Leitungen auf der Verbraucherseite miteinander und mit einem Anschluss eines elektrischen Verbrauchers nach dem Prinzip der Vierleitertechnik elektrisch verbunden sind.