DE202007007849U1

DE202007007849U1 - System zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung

Info

Publication number: DE202007007849U1
Application number: DE202007007849U
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2017-06-02

Abstract

System (26) zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung, mit einer Fluid-Leitung (28), die für die Durchströmung mit einer Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen ist, und einer Isolierung (10) aus einem wärmedämmenden Material für wenigstens einen Abschnitt der Fluid-Leitung (28), die außen an dem Abschnitt anliegt, wobei in der Isolierung (10) ein Heizleiter (22) aufgenommen ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung.
Bei bestimmten flüssigen oder gasförmigen Medien ist es notwendig, diese bei Durchströmung von Fluid-Leitungen, wie beispielsweise Schläuchen, zu temperieren. Dies gilt insbesondere für eine Harnstoff-Wasser-Lösung nach DIN 70070 und CEFIC (European Chemical Industry Council) Regularien, die den Verbrennungsgasen von Dieselmotoren zugegeben wird, um vor allem die Stickoxidemissionen zu senken und damit die gestiegenen Anforderungen der Abgasvorschriften zu erfüllen. Für die Leitung der Harnstoff-Wasser-Lösung aus einem Tank zur Einspritzung in die Verbrennungsgase ist eine Temperierungsmöglichkeit der Fluid-Leitung nötig, weil die Harnstoff-Wasser-Lösung aufgrund der chemischen Zusammensetzung den Nachteil aufweist, dass sie bei minus 11°C ausflockt/gefriert. Weitere negative Eigenschaften der Harnstoff-Wasser-Lösung bestehen darin, dass sie korrosiv und abhängig von der Temperatur kriechfähig ist.
Aus dem Stand der Technik sind daher Systeme bekannt, die neben der Leitung einer Harnstoff-Wasser-Lösung auch für die Temperierung einer Harnstoff-Wasser-Lösung ausgebildet sind. Bekannte, für die Temperierung einer Harnstoff-Wasser-Lösung verwendete Temperierungsmittel sind beispielsweise Heizleiter, die innerhalb oder außerhalb einer für die Durchströmung mit einer Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehenen Fluid-Leitung (sog. HWL-Leitung) angeordnet sind.
Die HWL-Leitungen bekannter Systeme zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung sind meist im Bereich des Partikelfilters und des Katalysators eines Fahrzeugs verlegt. Dies hat zur Folge, dass hohe Temperaturen auf die HWL-Leitungen einwirken. Dies gilt insbesondere im Bereich des Partikelfilters, der ca. alle 1000 km durch Verbrennung von eingelagerten Partikeln bei sehr hohen Temperaturen regeneriert wird. In der näheren Umgebung dieser kritischen Bereiche (unter einem Abstand von ca. 20 bis 30 cm) sind die HWL-Leitungen daher meist in Form von Metallleitungen ausgebildet.
Außerhalb dieser kritischen Bereiche kommen meist Leitungen aus einem Polyamid in Form eines PA 12 (Laurinlactam oder omega-Aminodecansäure) zum Einsatz.
Zwar sind die bekannten Systeme zum Leiten und Temperieren von Harnstoff-Wasser-Lösung dazu ausgebildet, die Harnstoff-Wasser-Lösung zur Vermeidung eines Einfrierens bzw. Ausflockens zu temperieren. Ein gezieltes schnelles Freihalten und Auftauen einzelner Abschnitte der HWL-Leitung ist mit den gegenwärtigen Lösungen, insbesondere im Hinblick auf vorgegebene Auftauzeiten von weniger als drei Minuten, nicht möglich. Schließlich ist auch ein wirksamer Schutz der HWL-Leitung bzw. der Harnstoff-Wasser-Lösung vor hohen, äußeren Temperaturen nicht vorgesehen.
Zugrundeliegende Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung anzugeben, das ein Freihalten und schnelles Auftauen einzelner Abschnitte der HWL-Leitung ermöglicht, und mit dem ferner ein wirksamer Schutz der HWL-Leitung bzw. der Harnstoff-Wasser-Lösung vor hohen Temperaturen bereitgestellt wird.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem System zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung gelöst, das eine Fluid-Leitung, die für die Durchströmung mit einer Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen ist, aufweist, und ferner eine Isolierung aus einem wärmedämmenden Material für wenigstens einen Abschnitt der Fluid-Leitung aufweist, die außen an dem Abschnitt anliegt, wobei in der Isolierung ein Heizleiter aufgenommen ist.
Mittels der erfindungsgemäß bereitgestellten Isolierung aus einem wärmedämmenden Material ist es zum einen möglich, bestimmte Abschnitte der Fluid-Leitung, die zumindest zeitweise hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind, wirksam vor hohen Temperatureinwirkungen zu schützen. Ferner können mittels des in der Isolierung aufgenommenen Heizleiters eingefrorene Abschnitte der Fluid-Leitung bei niedrigen Umgebungstemperaturen, die eine Temperatur von minus 11°C unterschreiten, bei der die Harnstoff-Wasser-Lösung ausflockt/gefriert, aufgetaut bzw. freigehalten werden.
Hierbei verhindert das wärmedämmende Material bei Bestromung des Heizleiters einen übermäßigen Übergang der über den Heizleiter bereitgestellten Wärmeenergie an die Außenumgebung, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen, wobei die Isolierung für unterschiedliche Bereiche bevorzugt unterschiedlich ausgebildete Wandstärken aufweisen kann. Insbesondere ist mit der erfindungemäßen Lösung ein schnelles Auftauen mit Auftauzeiten von unter drei Minuten möglich.
Insgesamt betrachtet weist die erfindungsgemäße Isolierung daher zwei vorteilhafte Wirkungen auf, umfassend die Bereitstellung einer Dämmung zum Auftauen und Freihalten bei niedrigen Umgebungstemperaturen und die Isolation gegen zu hohe Umgebungstemperaturen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Isolierung dazu ausgebildet, den Abschnitt vollständig zu ummanteln, um ein wirksames Auftauen/Freihalten des jeweiligen Leitungsabschnitts zu ermöglichen, bzw. einen wirksamen Schutz vor hohen Temperatureinwirkungen bereitzustellen.
Bei einer praktischen Weiterbildung der Erfindung weist die Isolierung eine erste Teil-Isolierung und eine zweite Teil-Isolierung auf, die bevorzugt gelenkig miteinander verbunden sind. Mittels dieser erfindungsgemäßen Gestaltung der Isolierung ist eine sehr praktische und bequeme Handhabung der Isolierung möglich, derart, dass die Isolierung über die gelenkige Verbindung zwischen zwei Teil-Isolierungen zusammenklappbar ausgebildet ist und somit einfach außen an dem jeweiligen Leitungsabschnitt angeordnet und auch von diesem gelöst werden kann.
Bei einer weiteren praktischen Weiterbildung der Erfindung ist die Isolierung einstückig ausgebildet ist, wobei die erste Teil-Isolierung und die zweite Teil-Isolierung über einen an der ersten und der zweiten Teil-Isolierung angeformten elastischen Materialsteg schwenkbar zueinander verbunden sind. Bei dieser praktischen Weiterbildung wird über die erfindungsgemäß bereitgestellte Verschwenkbarkeit der beiden Teil-Isolierungen über einen elastischen Materialsteg die oben beschriebene zusammenklappbare Ausbildung der Isolierung ermöglicht.
Die einstückige Ausbildung der Isolierung ermöglicht erfindungsgemäß eine Herstellung der Isolierung über ein einfaches, kostengünstiges Formverfahren, bei dem das wärmedämmende Material und der erfindungsgemäße Heizleiter in eine Pressform eingebracht werden und anschließend Pressdruck aufgebracht wird. Hierzu weist das wärmedämmende Material bei einer weiteren praktischen Weiterbildung der Erfindung ein Elastomer auf, das bevorzugt ein Silikon ist. Silikon zeichnet sich dadurch aus, dass es unter anderem ein chemikalienbeständiges, witterungsbeständiges und feuchtigkeitsresistentes Material ist, welches sich unter anderem gut für die Verarbeitung in einer Pressform eignet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das wärmedämmende, ein Elastomer ausweisende Material ein geschäumtes Material, vorzugsweise ein geschäumtes Silikon-Material. Die erfindungsgemäße Ausbildung des wärmedämmenden Materials in Form eines geschäumten Materials ermöglicht die Bereitstellung einer Isolierung mit einem geringen Gewicht, die sich kostengünstig unter Verwendung vergleichsweise geringer Materialmengen herstellen lässt. Weiterhin ermöglicht das geschäumte Material eine bessere Isolationswirkung.
Bei einer praktischen Weiterbildung sind die erste Teil-Isolierung in Form eines ersten Zylinder-Stücks und die zweite Teil-Isolierung in Form eines zweiten Zylinder-Stücks ausgebildet, wobei sowohl das erste als auch das zweite Zylinder-Stück bevorzugt im wesentlichen in Form einer Zylinderhälfte ausgebildet sind. Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung in Form zweier Zylinderhälften ermöglicht die Bereitstellung einer zusammenklappbar ausgebildeten Isolierung, die üblichen, in Rohrform ausgebildeten Fluid-Leitungen angepasst ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Abschnitt, an dem die Isolierung außen anliegt, ein Übergangs-Abschnitt zwischen zwei Abschnitten der Fluid-Leitung. Da insbesondere Übergangs-Abschnitte zwischen zwei Abschnitten einer Leitung meist infolge von in der Leitung ausgebildeten Unstetigkeiten, die bei Durchströmung mit der Harnstoff-Wasser-Lösung beispielsweise mit der Ausbildung von Totwasser-Zonen einhergehen, anfällig für ein schnelles Einfrieren bzw. Zusetzen sind, ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Isolierung an den Übergangs-Abschnitten besonders vorteilhaft für ein Auftauen bzw. Freihalten dieser Übergangs-Abschnitte, wobei die Abschnitte zwischen denen der Übergangs-Abschnitt angeordnet ist beispielsweise geneigt zueinander ausgerichtet sein können. Bevorzugt erstreckt sich hierbei der Heizleiter angepasst an eine äußere Form des Übergangs-Abschnitts in der Isolierung, um ein wirksames Auftauen bzw. Freihalten des Übergangs-Abschnitts zu ermöglichen.
Bei einer weiteren praktischen Weiterbildung der Erfindung ist Heizleiter mit dem wärmedämmenden Material der Isolierung, bevorzugt über eine formschlüssige Verbindung, teilweise verbunden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Isolierung, und
2 eine schematische Schnittzeichnung eines Abschnittes eines erfindungsgemäßen Systems.
1 zeigt eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Isolierung 10. Die Isolierung 10 weist eine erste und eine zweite Teil-Isolierung 12, 14 auf, die jeweils in Form einer Zylinderhälfte ausgebildet sind. Die Isolierung 10 ist einstückig ausgebildet und besteht aus einem wärmedämmenden Elastomer in Form eines geschäumten Silikons. Die beiden Teil-Isolierungen 12, 14 sind über einen an der ersten und der zweiten Teil-Isolierung 12, 14 angeformten elastischen Materialsteg 16 schwenkbar zueinander verbunden und damit zusammenklappbar ausgebildet, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet. Mittels der so erfindungsgemäß bereitgestellten zusammenklappbaren Ausbildung kann die Isolierung 10 einfach um einen ausgewählten Abschnitt einer Fluid-Leitung für eine Harnstoff-Wasser-Lösung (nachfolgend HWL-Leitung genannt) herum zusammengeklappt werden. Anschließend können die beiden Teil-Isolierungen 12, 14 an den äußeren Längsseiten 18, 20 bequem, beispielsweise mittels eines Klebebands, partiell miteinander verbunden werden, um die Isolierung 10 außen an dem ausgewählten Abschnitt anzubringen.
In der Isolierung 10 ist ein Heizleiter 22 aufgenommen und mit der Isolierung 10 fest verbunden, wobei die beiden Enden des Heizleiters 22 außerhalb der Isolierung 10 mit den Polen eines Elektrosteckers 24 verbunden sind, der zum Anschluss an eine Stromquelle (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
Durch Bestromung des Heizleiters 22 können gezielt Abschnitte der HWL-Leitung, an denen die Isolierung 10 außen anliegt, aufgetaut bzw. freigehalten werden, und zwar insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen unterhalb von minus 11°C.
Die Isolierung 10 dient auch dazu den jeweiligen Abschnitt der HWL-Leitung vor hohen Umgebungstemperaturen zu schützen. Dies ist insbesondere für die Abschnitte der HWL-Leitung vorteilhaft, die sich in näherer Umgebung des Partikelfilters bzw. des Katalysators eines Fahrzeugs befinden, da insbesondere im Bereich des Partikelfilters ca. alle 1000 km sehr hohe Temperaturen bei der Regeneration des Partikelfilters durch Verbrennung von eingelagerten Partikeln entstehen.
Über eine nicht näher dargestellte, mit der Stromquelle zusammenwirkende Regeleinrichtung kann eine geregelte Erwärmung des jeweiligen Abschnitts der HWL-Leitung erfolgen. Die Temperaturmessung kann hierbei über einen üblichen Temperatursensor (nicht näher dargestellt) erfolgen, der beispielsweise geeignet abgedichtet innerhalb der HWL-Leitung oder auch außerhalb der HWL-Leitung angeordnet sein kann.
2 zeigt eine schematische Schnittzeichnung eines Abschnittes eines erfindungsgemäßen Systems 26, umfassend eine HWL-Leitung 28, ein Anbaumodul 30 und eine erfindungsgemäße Isolierung 10, die ähnlich wie die in 1 dargestellte Isolierung 10 über einen nicht näher dargestellten Materialsteg zusammenklappbar ausgebildet ist und einstückig aus einem wärmedämmenden Elastomer in Form eines geschäumten Silikons gebildet ist, wobei die Enden eines in der Isolierung 10 aufgenommenen Heizleiters 22 mit den Polen eines Elektrosteckers 24 verbunden sind.
Die HWL-Leitung 28 weist zwei Abschnitte 32, 34 auf, die rechtwinkelig zueinander ausgerichtet sind und über einen Übergangs-Abschnitt 36 ineinander übergehen, der im wesentlichen von einem die beiden Abschnitte 32, 34 verbindenden Konnektor 38 gebildet ist, wobei das Anbaumodul 30 am Ende des Abschnitts 34 innerhalb der HWL-Leitung 28 eingefasst ist.
Die Isolierung 10 ist an den Übergangs-Abschnitt 36 angepasst, um ein wirksames Erwärmen bzw. Freihalten des Übergangs-Abschnitts 36 zu realisieren. Ferner auch, um ein wirksamen Schutz vor hohen Außentemperaturen bereitzustellen. Der Heizleiter 22 erstreckt sich derart in der Isolierung 10, dass sein Verlauf innerhalb der Isolierung 10 an die äußere Form des Übergangs-Abschnitts 36 angepasst ist.

10: Isolierung
12: erste Teil-Isolierung
14: zweite Teil-Isolierung
16: Materialsteg
18: Längsseite
20: Längsseite
22: Heizleiter
24: Elektrostecker
26: System
28: HWL-Leitung
30: Anbaumodul
32: Abschnitt
34: Abschnitt
36: Übergangs-Abschnitt
38: Konnektor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 70070 [0002]

Claims

System (26) zum Leiten und Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung, mit einer Fluid-Leitung (28), die für die Durchströmung mit einer Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen ist, und einer Isolierung (10) aus einem wärmedämmenden Material für wenigstens einen Abschnitt der Fluid-Leitung (28), die außen an dem Abschnitt anliegt, wobei in der Isolierung (10) ein Heizleiter (22) aufgenommen ist.
System (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (10) dazu ausgebildet ist, den Abschnitt vollständig zu ummanteln.
System (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (10) eine erste Teil-Isolierung (12) und eine zweite Teil-Isolierung (14) aufweist.
System (26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teil-Isolierung und die zweite Teil-Isolierung (12, 14) gelenkig miteinander verbunden sind.
System (26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (10) einstückig ausgebildet ist, wobei die erste Teil-Isolierung (12) und die zweite Teil-Isolierung (14) über einen an der ersten und der zweiten Teil-Isolierung (12, 14) angeformten elastischen Materialsteg (16) schwenkbar zueinander verbunden sind.
System (26) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teil-Isolierung (12) in Form eines ersten Zylinder-Stücks und die zweite Teil-Isolierung (14) in Form eines zweiten Zylinder-Stücks ausgebildet sind.
System (26) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Zylinder-Stück im Wesentlichen in Form einer Zylinderhälfte ausgebildet sind.
System (26) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (22) mit dem wärmedämmenden Material der Isolierung (10) teilweise verbunden ist.
System (26) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (22) mit dem wärmedämmenden Material der Isolierung (10) über eine formschlüssige Verbindung verbunden ist.
System (26) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt ein Übergangs-Abschnitt (36) zwischen zwei Abschnitten (32, 34) der Fluid-Leitung ist.
System (26) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Heizleiter (22) angepasst an eine äußere Form des Übergangs-Abschnitts (36) in der Isolierung (10) erstreckt.
System (26) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende Material ein Elastomer aufweist.
System (26) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer ein Silikon ist.
System (26) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende Material ein geschäumtes Material ist.