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Die vorliegende Erfindung behandelt eine Baugruppe zum Anschließen einer Leitung.
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In vielen Anwendungen werden Leitungen für die Zuleitung von gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffen oder dergleichen verwendet. Hierbei werden durch die Leitungen üblicherweise Maschinenkomponenten verbunden, die unterschiedlichen Betriebstemperaturen ausgesetzt sind. Durch die unterschiedlichen Betriebstemperaturen werden die Leitungen sehr stark beansprucht. Es finden unterschiedliche Wärmeausdehnungen an den Bereichen der Leitungen statt. Ebenso nimmt die Temperaturbeständigkeit der Leitungen mit zunehmend steigender Betriebstemperatur ab. Die Lebensdauer der Leitung ist somit durch die Bereiche mit der geringsten Temperaturdauerfestigkeit des Materials begrenzt.
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Gerade bei Anwendungen, bei denen mit Betriebstemperaturen von über 150°C derartige Leitungen verwendet werden, wird ein Abschnitt oder Ende der Leitung diesen hohen Temperaturen ausgesetzt. Besonders bei Motoren und dortigen Leitungsanschlüssen können die Betriebstemperaturen von den Maschinenkomponenten auf die angeschlossenen Leitungsbereiche durch Wärmeleitung einwirken.
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Die Leitungen sind üblicherweise flexibel, um eine Anpassbarkeit an den Einbauraum zu ermöglichen und Druckbeanspruchungen oder betriebsbedingte Relativbewegungen auszugleichen. Gewöhnlich wird für derartige Leitungen daher Kunststoffmaterial verwendet.
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Bei der Verwendung von kostengünstigen Kunststoffen findet bei den hohen Betriebstemperaturen durch die Materialbeanspruchung eine Versprödung und/oder Zersetzung des Kunststoffmaterials statt. Dadurch werden die Leitungen undicht und durchlässig und es kommt zum Versagen der Funktion.
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Hierbei können die Stoffe, welche durch die Leitung zugeführt werden, in die weitere Umgebung außerhalb der Leitung austreten. Dadurch kommt es zu einem Einbruch oder Abriss der Zuführung am Anschluss der Leitung. Ebenso ist ein Kontaminieren der Umgebung durch die austretenden Stoffe aus der Leitung oder ein Kontaminieren der zugeführten Stoffe durch das Eindringen von Medien aus der Umgebung in die Leitung die Folge.
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Derartige Schäden werden durch den Austausch der Leitungen behoben. Dies bindet Ressourcen und gefährdet im Schadensfall auch die weiteren angeschlossenen Maschinenkomponenten, Bauteile oder dergleichen.
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Um dies zu vermeiden, werden Kunststoffe als Material für die Leitungen verwendet, die auch bei hohen Betriebstemperaturen funktionsfähig bleiben. Diese Kunststoffe sind jedoch kostspieliger und führen dadurch zu einem hohem Kostenaufwand für die Herstellung der Leitung.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannten Probleme zu beheben und eine Leitung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Lebensdauer aufweist, sowie kostengünstig ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Baugruppe zum Anschluss einer Leitung, die einen Anschluss zum lösbaren Anschließen einer Leitung aufweist, eine Leitung, die an den Anschluss anschließbar ist, und ein Zwischenelement zum Verbinden mit dem Anschluss und der Leitung, wobei das Zwischenelement derart an der Leitung befestigt ist, dass es die Leitung und den Anschluss voneinander trennt.
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Durch den direkten Kontakt des Zwischenelementes zum Anschluss und das Zwischenschalten des Zwischenelementes wird eine Temperaturisolierung der Leitung vom Anschluss sichergestellt. Die Leitung kann somit aus günstigem Material hergestellt werden, das nicht den Temperaturanforderungen, die von der Temperaturbelastung des Anschlusses vorgegeben werden, entsprechen muss. Die Temperaturbelastung, die durch den Anschluss verursacht wird, wird lediglich durch das Zwischenelement aufgenommen. In der Folge wird eine Beschädigung der Leitung verhindert, wie sie durch eine zu hohe dauerhafte Temperaturbelastung entstehen würde. Hierdurch wird eine hohe Lebensdauer der Leitung ermöglicht, da eine Zersetzung des Leitungsmaterials aufgrund hoher Temperaturbelastung wirksam verhindert wird. Zusätzlich kann durch das Zwischenelement ein Toleranzausgleich zwischen den Abmessungen der Leitung und den Abmessungen des Anschlusses stattfinden. Das Zwischenelement ermöglicht eine dichtende Verbindung zwischen der Leitung und dem Anschluss und erfüllt somit auch eine Dichtfunktion.
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In einer Ausführung kann das Zwischenelement unlösbar mit der Leitung verbunden sein. Durch das unlösbare Befestigen des Zwischenelementes an der Leitung wird die Verliersicherheit erhöht. Weiterhin kann auch durch betriebsbedingte Vibrationen oder Bewegungen die Funktionsfähigkeit aufrechterhalten werden. Dies kann durch eine Schlauchschelle oder eine Klemmverbindung erfolgen.
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Bei einer Ausbildung kann das Zwischenelement die Leitung oder den Anschluss in einer radialen und/oder axialen Richtung durchdringen. Bei der Durchdringung tritt das Zwischenelement durch Öffnungen in der Leitung durch die Leitung hindurch und erstreckt sich somit auf die gegenüberliegende Oberfläche. Hierdurch kann eine hohe Verliersicherheit gewährleistet werden. Weiterhin kann durch diese Möglichkeit das Zwischenelement sowohl lösbar als auch unlösbar an der Leitung befestigt werden. In einer lösbaren Variante könnte das Zwischenelement hierbei durch die Leitung hindurch gesteckt und mittels zusätzlicher Wandabschnitte auf der anderen Seite der Leitung gehalten werden. Hierdurch können sowohl axiale als auch radiale Kräfte wirksam abgestützt werden und garantieren eine hohe Lebensdauer und Funktionsfähigkeit.
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Bei einer bevorzugten Ausführung kann das Zwischenelement durch Formschluss oder Kraftschluss an der Leitung fixiert sein. Ein möglicher Formschluss kann durch eine Verbreiterung des Zwischenelementes auf oder in der Leitung vorgesehen werden. Ebenfalls ist es möglich, das Zwischenelement in U-Form um ein freies Ende der Leitung zu legen. Hierdurch ist es möglich, radiale und/oder axiale Kräfte in wenigstens einer Richtung wirksam abzustützen. Der Formschluss stellt hierbei auch eine kostengünstige Möglichkeit der Befestigung des Zwischenelementes an der Leitung dar. Hierdurch kann ebenfalls das Zwischenelement unter Vibrationen im Betrieb sicher an der Leitung fixiert werden.
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In einer Ausbildung kann das Zwischenelement an der Leitung durch einen Umspritzungsprozess hergestellt sein. Durch das Umspritzen kann eine sehr gute Formanpassung des Zwischenelementes an die Leitung erfolgen. Es ist hierbei möglich das Zwischenelement lösbar, als auch unlösbar an der Leitung vorzusehen. Durch die unlösbare Verbindung ergibt sich eine hohe Verliersicherheit. Durch das Umspritzen könne auch kleine Einbauräume wirksam für die Verwendung der Baugruppe genutzt werden.
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Bei einer Ausführung kann das Zwischenelement innerhalb der Leitung oder außerhalb der Leitung mit dem Anschluss verbunden sein. Hierbei kann die Leitung auf den Anschluss aufgesteckt, als auch in den Anschluss hineingesteckt sein. Hierdurch kann die Baugruppe an verschiedene Lastfälle angepasst werden.
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In einer weiteren Ausführung kann das Zwischenelement ein gummiartiges Material aufweisen, Temperaturen von über 150 °C widerstehen, und eine Shorehärte von 60 bis 100 Shore A aufweisen. Durch das gummiartige Material ist eine hohe Flexibilität des Zwischenelementes gewährleistet. Das Zwischenelement kann Vibrationen, Druckpulsationen oder Relativbewegungen der Leitung gegenüber dem Anschluss abfangen und ausgleichen. Durch die hohe Temperaturfestigkeit ist das Material besonders geeignet für Anwendungen im Automobilbereich, besonders im Bereich von Anschlüssen für Turbolader, aber auch generell zur Leitungsverbindung an Gehäuseteile im allgemeinen, bei denen Betriebstemperaturen von über 150 °C auftreten. Hierdurch kann eine hohe Lebensdauer sichergestellt werden, wodurch ebenfalls die Unterhaltskosten gesenkt werden können. Durch den Härtebereich von 60 bis 100 Shore A kann eine optimale Haft- und Dichtfunktion des Zwischenelementes sichergestellt werden.
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Weiterhin kann durch einen angemessenen Druckverformungsrest des gewählten Materials eine hohe Lebensdauer festgestellt werden. Hierdurch wird ausgeschlossen, dass das Material während der Anwendung fließt und somit durch Verformung die Funktion nicht mehr erfüllen kann.
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Dabei wird verhindert, dass das Zwischenelement durch starkes Verpressen die Form verliert und somit keine Dichtfunktion mehr hat. Die Dauerfestigkeit ermöglicht die Dämpfung von Pulsationen oder Vibrationen.
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Bei einer weiteren Ausbildung kann das Zwischenelement ein Material aus der Gruppe der Vinyl-Methyl-Silikone (VMQ) aufweisen. Dies kann EPDM aufweisen. Das Material ist besonders gut für Dichtungen geeignet. Ebenso kann es Hitze und Kälte, Dampf und UV-Strahlung widerstehen. Es weist darüber hinaus eine hohe Elastizität auf, was wiederum für sehr gute Dichtungseigenschaften sorgt. Weiterhin hat das Material eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Benzin, Ölen, Petroleum, aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Lösungsmitteln und Säuren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann das Zwischenelement das Material Silikon und/oder AEM und/oder FPM/FKM aufweisen. Silikon hat eine niedrige Wärmeleitung, so dass hierbei besonders gut eine Isolierung der Leitung vom Anschluss erfolgen kann. Darüber hinaus weist Silikon eine hohe Wärmebeständigkeit von –50 bis 250 °C auf und kann hierbei besonders gut eine Isolierung der Leitung vom Anschluss bei hohen Betriebstemperaturen gewährleisten. Weiterhin hat Silikon hervorragende Dichteigenschaften bezüglich Flüssigkeiten, so dass hierbei die Stoffe der Leitung vorteilhaft von der Umgebung abgedichtet werden können.
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AEM ist hervorragend beständig gegen additive Öle, Wasser und Ozon. Ebenso weist es einen breiten Anwendungstemperaturbereich auf von –30 bis 175 °C, sodass durch die Verwendung eine hohe Temperaturfestigkeit des Zwischenelementes gegeben ist.
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FPM/FKM weist eine gute Beständigkeit gegenüber Sauerstoff, Mineralöl, synthetischer Hydraulikflüssigkeit, Kraftstoffen, Aromaten, vielen Lösungsmitteln und vielen Chemikalien auf. Hierbei kann FPM einen Temperaturbereich von –40 bis 250 °C abdecken und ist somit hervorragend geeignet, bei hohen Betriebstemperaturen für das Zwischenelement verwendet zu werden. Alternativ kann das Material auch FFKM aufweisen. Dieses hat einen Temperaturbereich von –15 bis 350 °C.
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Bei einer weiteren Ausbildung kann der Anschluss an einem Turbolader angebracht sein. Im Allgemeinen verdichtet ein Turbolader angesaugtes Gas und leitet dieses in den Verbrennungsmotor. Durch die Komprimierung entsteht Wärme, so dass sich der Turbolader, das Gehäuse und daran angeschlossene Komponenten stark aufheizen. Weiterhin wird der Turbolader durch Abgase aus dem Verbrennungsprozess angetrieben. Das Abgas weist eine hohe Temperatur auf, die sich auch auf den Turbolader und daran angeschlossene Bauteile überträgt. Dies betrifft auch die angeschlossene Luftzuleitung, die meist aus Kunststoff besteht. Durch die Verwendung bei einem Turbolader kann hierdurch die Leitung aus einem günstigen nicht temperaturfestem Kunststoff bestehen und das Zwischenelement als Isolator zwischen der Leitung und im Anschluss an den Turbolader verwendet werden. Somit kann die Temperaturbelastung für das Material der Leitung in den kritischen Bereichen gesenkt werden. Hierdurch wird eine hohe Lebensdauer der Leitung sichergestellt, obwohl diese aus einem günstigen Material hergestellt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Baugruppe wird anhand von 1 erläutert.
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Die Baugruppe 10 besteht aus dem Anschluss 12, der Leitung 14, und dem Zwischenelement 16, 16a. Der Anschluss 12 ist auf einer Gehäuseseite vorgesehen und kann beliebig gestaltet sein. Lediglich die Gestaltung der Leitung 14 und des Zwischenelementes 16, 16a muss dementsprechend an die Gestaltung des Anschlusses 12 auf der Gehäuseseite angepasst sein. Die Leitung 14 ist mit ihrem weiterem Ende (nicht gezeigt) an einer weiteren Maschinenkomponente angeschlossen.
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Die Leitung 14 weist einen Endbereich auf, der dafür vorgesehen ist, an dem Anschluss 12 angebracht zu werden. Hierbei ist die Geometrie der Leitung 14 an die Geometrie des Anschlusses 12 angepasst. Die Leitung 14 weist dafür einen Bereich auf, der auf oder in den Anschluss 12 geschoben wird, und der zum Beispiel mittels einer Schraubverbindung oder einem Haltering oder einer Manschette auf oder in dem Anschluss 12 fixiert wird. Die Leitung 14 dient der Zu- und Abführung von Betriebsstoffen zu/von dem Anschluss 12. Die Leitung 14 kann aus einem Kunststoff bestehen. Hierdurch kann die Leitung 14 eine flexible oder eine starre Form annehmen.
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In 1 ist am in den Umfang im Endabschnitt der Leitung 14 das Zwischenelement 16, 16a ausgebildet. Dabei zeigt die Ausführung in 1, dass das Zwischenelement 16, 16a sich über den ganzen Endabschnitt in axialer Richtung der Leitung 14 erstreckt und dauerhaft mit der Leitung 14 verbunden ist. Der Steg 16a ist dadurch gebildet, dass das Zwischenelement 16 durch die Leitung 14 in radialer Richtung der Leitung 14 hindurch geht (nicht gezeigt).
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Durch diese Durchdringung bildet das Zwischenelement 16, 16a eine Verankerung, die es ermöglicht, das Zwischenelement 16, 16a verliersicher an diesem Bereich der Leitung 14 zu fixieren. Dabei kann das Zwischenelement 16, 16a auf der gesamten Kontaktfläche zur Leitung 14 mit dieser eine unlösbare Verbindung eingehen, etwa durch Haftmittel. Es ist jedoch auch möglich, dass Zwischenelement 16, 16a lösbar an der Leitung 14 anzubringen, so dass der Steg 16a durch die Öffnung in der Leitung 14 wieder entfernt werden kann und somit das Zwischenelement 16, 16a lösbar ist.
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In 1 befindet sich das Zwischenelement 16, 16a am Innenumfang der Leitung 14, so dass die Leitung 14 zusammen mit dem Zwischenelement 16, 16a auf den Anschluss 12 aufgeschoben wird. Das Zwischenelement 16, 16a ist derart an der Leitung 14 angebracht, dass das Zwischenelement 16, 16a die direkte Kontaktierung der Leitung 14 und des Anschlusses 12 miteinander verhindert, wobei das Zwischenelement 16, 16a die einzige direkte Verbindung zwischen der Leitung 14 und dem Anschluss 12 darstellt.
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Der Steg 16a des Zwischenelementes 16, 16a kann durch Umspritzen hergestellt sein.
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In einer weiteren Ausführung ist das Zwischenelement 16, 16a am Außenumfang der Leitung 14 vorgesehen. Somit befindet sich der Steg 16a am Innenumfang der Leitung 14.
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Die Leitung 14 kann am Anschluss 12 etwa durch eine Ringschelle, Verschraubungen, Verklebungen oder dergleichen dauerhaft fixiert sein.
