JP2014503766A - 流体加熱導管、流体加熱導管の使用、及び流体加熱導管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここでの、導管の既製化ないしカスタマイズ化の意味は、その後にその導管がたとえば顧客の仕様要求に応じて、継手部材たとえば流体用連結部材および/または管継手を装備した部材として納入されて工業分野、好適には自動車技術分野で即取付け使用される流体加熱導管の最終段階製品となることである。
その際、上述した流路系において、流体加熱導管には、負荷条件に基づく高度な要件が求められる。これらの要件は、特に、流路系ないし導管の特定の箇所における、たとえば140EC〜180ECの、一時的には200℃までの範囲に達することもある高温の発生、さらに、たとえば標準的には5bar〜10bar、部分的には15barまでのレベルにも達する高い絶対圧力の発生、補償されなければならない圧力変動の発生ならびに、たとえば厳寒時の凍結および流体の再融解と起因する体積変動の発生に関係している。後者は、負荷値との関連で、導管のいわゆる氷圧耐性と称される。
流体加熱導管において、導管とヒータ線との連結に関する基本的な実施態様としては、適応化した連結、つまり外部配設型または内部配設型の連結と、統合化された連結とが区別される。
これらの従来品に関して、前者の文献のものは、媒体流路を包囲する内側断面領域と、内側断面領域と伝熱連結されて配置されたヒータ線装置と、ヒータ線装置を包囲する外側断面領域とを有する電気流体加熱導管に関する。その際、内側断面領域と外側断面領域の間には、ヒータ線装置を外側断面領域から切り離す、内側断面領域および外側断面領域よりも機械的安定性の劣る中間層が配置されている。これにより、外側断面領域を切断し、ヒータ線が損傷されないようにして、流体導管の端部から引き剥がすことが可能である。
中間層の機械的安定性は比較的劣っているため、容易に、特に人力でも、引き剥がすことができる。この公知の流体導管も、導管のそれぞれ内側断面領域および/または外側断面領域がエンジニアリングプラスチックからなる導管を使用する場合には、耐凍性ならびに高温適性ないし耐熱負荷に制限が生じる。さらにその他に、壁面構造が多層式であるために、多くの材料使用が必要である。組付けに際しては、ヒータ線と導管との適応化した配置を有する連結方式に比較して、ヒータ線を露出するために高い手間とコストが必要とされ、同時に、接続にも高いコストと手間が要される。さらに、この場合にも、導管絶縁が十分でなく、圧力変動補償にも支障があるという短所があり、また、流体導管の種々相違した連結態様を実現することも困難である。
上記後者の文献によるものは、少なくとも1つの補強層および外側エラストマー層ならびに、ホース内を流れる媒体加熱用の電気ヒータ線を有する多層型の柔軟な加熱式ホースに関する。このホースも同じく柔軟な、冒頭に述べたタイプの導管と見なすことができる。ヒータ線はホースの長さの少なくとも1つの部分領域にわたって延びており、金属心線とその包囲とからなっている。ヒータ線は、補強層の外周層外側ただし外側エラストマー層の下または内部に埋設されており、本来のまたは脆弱化した外側エラストマー層を切断し、径方向外側に向かって作用する力により(ただし金属心線とその包囲を損傷することなく)露出させ、電気接続装置と電気的に直接接続することができる。この公知のホースの場合でも、十分な壁面肉厚を保証するために多くの材料使用が求められ、種々の態様を形成する可能性が制限され、導管絶縁が欠如し、接続に要する手間とコストが比較的高いという点で問題がある。
この流体導管に相反する要件が課せられるという問題に対し、本発明は、上述したように、ハイブリッド構造で形成された加熱導管によって、非常に簡単な技術的解決策を与えることができるという知見を基礎としている。その際、導管の差異的構造化が行なわれ、つまり、導管の異なった長さ区間は当該区間にそれぞれ求められる異なった要件に基づいて形成され、その際、第2の長さ区間または第2のポリマー含有材料から形成された複数の長さ区間は導管全体に関する所要の耐高温性および/または圧力変動ならびに氷圧作用による体積変動の補償を確実なものとする。また、これらの異なった長さ区間において、化学的負荷、特に、温度作用下における本発明による流体導管の加水分解耐性は、当該区間を相応に異なるように形成することにより個別に考慮することができる。したがって、第2の長さ区間の材料は、温度、化学的負荷および/または圧力に関して、第1の長さ区間の材料よりも高い耐負荷を有することができる。
これに関連して、導管は、好適には、それぞれ、第1のポリマー含有材料からなる2つ以上の長さ区間、および/または第2の、たとえばゴム弾性を有すると共に伸縮性を有するポリマー含有材料からなる複数の長さ区間、を備えることができる旨付記しておく。
第2の長さ区間ないし複数のこの種の区間は、特別な負荷たとえば、特に車両内燃機関のSCR触媒システムの噴射装置近傍およびエンジンの排ガス経路近傍で発生する高温に対処し得ると共に、凍結時の流体体積膨張およびそれから生ずる凍結圧力にも適合できるように設計することもできる。このような低温負荷は、SCR触媒システムにおいて、上述した使用に際して触媒作用する流体の貯蔵タンクとして機能する、特に尿素水溶液を収容した流体タンクからの出口で発生する。
ここで、上記および以下において、「エンジニアリングプラスチック」および「高性能プラスチック」なる表現が使用される場合、これらの表現は、連続使用温度を基準とした、業界において通例のプラスチックの分類に関係している。それによれば、連続使用温度が90ECまでのバルクまたは標準プラスチックと、連続使用温度が140ECまでのエンジニアリングプラスチックと、連続使用温度が140ECを上回る高性能プラスチックとが区別される。
これらの基準によれば、特に、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)およびポリスチレン(PS)がバルクプラスチックとして分類される。エンジニアリングプラスチックに数え入れられるものは、ポリメタクリル酸メチルエステル(PMMA)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)およびポリオキシメチレン(POM)である。高性能プラスチックに数え入れられるものは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスルホン(PSU)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)およびポリイミド(PI)ならびに、上記化合物の最小反復鎖構造単位を共通に含む種々のコポリマーである。これらの高級ポリマーの製造には非常な手間とコストが必要とされ、したがって、高価であるために、それらの使用は一定の特別なケースに限定される。こうした理由から、これらの材料は、それらが優れた特性を有しているにもかかわらず、従来の流体導管の製造に使用されていない。
その際、第1の長さ区間のポリマー材料として、好適には、ポリアミド(PA)特にPA6,PA66,PA11またはPA12を選択することにより材料使用全体の点から見て経済的な、本発明による流体導管の製造を保証することができる。この場合、第1の長さ区間は、たとえば、プラスチック成形管として形成してもよく、その際、安定性を向上させる趣旨で、充填材入りのエンジニアリングプラスチックたとえば繊維強化されたプラスチックを使用することもできる。
PA11およびPA12は、少なくとも−50℃までの耐寒性および、最高にて+80℃までの長期耐熱性を有している。ただし、安定剤ならびに軟化剤の添加によって、耐寒性ないし耐熱性を−60℃ないし+110℃(短時間であれば160℃)まで引き上げることが可能である。PA12は、たとえば、VESTAMID[登録商標]Lの名称で流通している。この材料は非常に低い吸水性しか有しておらず、したがって、この材料から製造された成形品は、周囲湿度が変動する場合にも、ごく僅かな寸法変化を示すに過ぎない。氷点を大幅に下回った時でさえ、PA12は著しく高い衝撃靭性および切り欠き靭性を有している。この材料は、さらに、油脂、油、燃料、圧媒液、数多くの溶媒ならびに塩溶液およびその他の化学薬品に対して良から非常に良までに及ぶ化学的耐負荷を有している。
H2N−(CH2)x−NH2タイプおよびHOOC−(CH2)y−COOHタイプのジアミンおよびジカルボン酸から誘導可能なポリアミドはPA Z1Z2で表記されるが、その際、Z1はジアミン中の炭素原子数を表し、Z2はジカルボン酸中の炭素原子数を表している(Z1=x,Z2=y+2)。したがって、たとえばPA66はヘキサメチレンジアミンとアジピン酸、[NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]nから得られるポリマーを表している。
技術的に最も高い頻度で使用される2つのポリアミドPA6およびPA66の製造方法は基本的に異なっているとはいえ、PA6およびPA66は化学的ならびに物理的に非常に類似しており、単に−CH2−NH−CO−基のミラード配置によって相違しているにすぎない。PA6およびPA66は少なくとも−30℃までの耐寒性および最高にて105℃までの長期耐熱性を有し、あるいはPA66はmax.120℃までの耐熱性を有している。
この材料群のうち、特にPA12エラストマーが適しているように思われる。これはPA12セグメントおよびポリエーテル・セグメントからなるブロックコポリマーである(ポリエーテルブロックアミドPEBA)。ポリエーテル含有量が高まるにつれてエラストマー特性が顕著に現れるようになるというPA12の重要な特性を示す。これらのポリマーはより高度の弾性的柔軟性ならびに低温衝撃靭性を示すようになる。
その際、第2の長さ区間は(第1の長さ区間に比較して)より柔軟に、かつ、負荷の高まり特に温度の高まりおよび/または内圧の高まりに対応して設計された、ゴム弾性を有する、特に多層式の、たとえばクロス強化された材料からなるホースとして形成することができる。この種の補強用耐圧クロスとしては、約150EC〜180ECの温度については、好適には、たとえば商標名Kevlar[登録商標]で知られた芳香族ポリアミド繊維(アラミド)からなるクロスおよび、もっと高い温度範囲については、炭素繊維からなるクロスを使用することができる。
ヒータ線は、本発明による流体導管において、特に適応化した(使用に合わせた)配設により(内側配設であっても、外側配設であっても)導管と連結される。この種の配設により、リッツ線の取付けにあたり、取付け態様の形成を導管の押出し成形に依存しなくなり、かつ、導管の肉厚を導線とは無関係に選択することができるという利点が得られる。これによって、好適には、長さおよび抵抗の容易な適応化が可能であり、たとえば、短い導管には長い導管の場合とは異なったピッチでリッツ線を配設することができる。また、冒頭に説明した類の統合式配設に比較してヒータ線の露出化に要する手間とコストも僅かである。最後に付言すれば、好適には、コネクタ取付け時の接続に要する手間とコストも僅かである。
ただし、本発明による流体導管の最終的な仕様への適合化は、必要に応じ、公知の方法つまり継手によって連結された導管片への不連続的な巻き付けによって行なうことも可能である。この場合、複数の要素へのリッツ線の同時適応化によって、接続に要する手間とコストを低く抑えることができる。
本発明のさらにその他の好適な実施態様の特徴は従属請求項ならびに以下の説明に述べられている通りである。
上記の説明ならびにこれ以降の説明に関して、本発明はここで挙げられた実施形態に制限されるものでも、その際ここでえ述べられた特徴組み合わせのすべての特徴または複数の特徴に制限されるものでもなく、むしろ、それぞれの実施形態の任意の個々の部分特徴、たとえば、一定の材料につき有利であるとして挙げられたパラメータ範囲は、当該部分特徴と関連して述べられたその他のすべての部分特徴から切り離されても、それ自体で発明上の意義を有することができると共に、また、その他の実施形態の任意の特徴と組み合わされても、同様に、発明上の意義を有することができることをここで明示し、強調しておく。
好適な実施態様において、本発明による流体導管1において、導管2は、ヒータ線3と共に、図中同じく概略的にのみ示唆されている導管包囲体(導管外囲体や導管被覆体)4によって包囲されている。好ましくは、以下に詳細に述べる、この導管包囲体4は、接着テープ20からなるまたは波形管20aからなるまたは一部接着テープ20と一部波形管20aとから構成される。その場合、接着テープ20は単に固定に役立つにすぎないが、他方、波形管20aは先ず何よりも保護・絶縁機能を果たすことを目的とする。さらに、導管2と波形管20aの間の隙間20b(これは、場合により、補助的な絶縁材料で満たされていてもよい)の形の絶縁手段も設けられてもよい。
導管2の構造形態、特に形状特性について言えば、これは一般に円形断面を有していてよいが、その際、導管2の断面は、本発明により、それがたとえば楕円状に形成されていることにより、少なくとも一部の領域が円形でなくてもよい。
第1の長さ区間2aは、エンジニアリングプラスチック、したがって連続使用温度が90EC〜140ECのプラスチックを含んだ第1のポリマー含有材料からなっている。これはこの材料がこのプラスチックから構成されることも含まれていることを意味している。第1のポリマー含有材料の素材は、好適には、ポリアミド特にPA11またはPA12であってよい。この場合、第1の長さ区間2aは、好ましくは、プラスチック成形管として形成されてもよく、その際、たとえば、特別な充填材によって強化されたプラスチックもポリマー材料として使用することができる。
第2の長さ区間2bは、第1の材料よりも柔軟な第2のポリマー含有材料および/または高性能プラスチックしたがって連続使用温度が140ECを上回るプラスチックを含んだ第2のポリマー含有材料からなっている。既述したように、第2のポリマー含有材料は、好ましくは、たとえばフルオロポリマーたとえばPTFE、ポリアリレンエーテルケトンたとえばPEEKまたはポリアリレンスルフィドたとえばPPSを含むのもよい。これはこの材料がこのポリマーから構成されることをも内含している。ただし、長さ区間2a,2b、好ましくは、ホース状に形成された第2の長さ区間2bは、それぞれのポリマー以外に、その他の材料要素も含んでいてよい。したがって、それらは、たとえばクロスで強化され、多層式に形成されてもよい。第2の長さ区間2bのポリマーとしては、導管がフレキシブルホースとして形成されている場合、特にEPDMまたEPMをエラストマー材料として使用することができる。
図示された実施形態では、アダプタピース5は一方に、特にプラスチック管として形成された第1の長さ区間2aとの連結用の溶接継手部5aを有し、他方では、特にホースとして形成された第2の長さ区間2bとの連結用の溝切りプロファイル部5bを有している。ホースは溝切りプロファイル部5bの箇所でさらにピンチスリーブ6によって締付け保持されている。アダプタピース5は、両側の拡大または両側の溶接特に長さ区間2a,2bのレーザ溶接が可能なように形成されてもよい。内部加熱用のヒータ線3が導管2の内部Iを通して案内されている場合には、導管の内部Iを通して案内する際に組付け技術的にヒータ線3が妨げられることがないよう、アダプタピース5の内部の少なくとも片側はアンダカットがないように構成されている。
そのような仕様態様では、本発明による流体導管1を使用して、タンク10と噴射装置11の間の距離がつながれる。その際、タンク10と噴射装置11の間の連結導管全体は3つの区間に区分され、タンク10の近傍および噴射装置11の近傍には、それぞれ、たとえばゴム弾性に起因する柔軟性を有するおよび/または高性能プラスチックを含んだポリマー含有材料からなる「第2の」長さ区間2bが位置する。さらに、これらの区間の間に、エンジニアリングプラスチックを含んだポリマー材料からなる「第1の」長さ区間2aが位置する。したがって、中央に位置する比較的長い導管片は低コストの材料から構成され、他方、外側に位置する双方の比較的短い導管片には、高級な、特に高温および/または高圧に適した材料が使用される。それぞれの長さ区間2b,2a,2bは、たとえば図1を参照して上述したように、互いに不可分に連結されている。導管1の端部には、それぞれ、タンク10との継手部材(流体用連結部材14)および噴射装置11との継手部材(流体用連結部材15)が設けられている。ヒータ線3による流体導管1の加熱は、導管2の2つの異なった部分領域3a,3bにおいて行なわれる。
その際、図3から理解できるように、初めに導管路2sに連続的に少なくとも1つのヒータ線3が巻き付けられ、その後に、ヒータ線3は導管包囲体4で包囲される。この導管包囲体は図4が示している。
図3および図4において、それぞれ右側には、第1の長さ区間2aを形成するための材料からなる導管路2sが示され、左側には、第2の長さ区間2bを形成するための材料からなる導管路2sが示されている。
導管包囲体4はたとえば(図示したように)先ず、接着テープ20を導管路2sにらせん状に巻き付けることによって形成することができる。
上記の長さL3に相当するヒータ線3が過剰長さ区域1uから巻き外された後、この過剰長さ区域1uは流体導管片1sから切り離される。この状態は図4に示されている。こうして生じたそれぞれの導管端2eは、次に、継手部材21,22と連結され、これらの継手部材21,22にヒータ線3が巻き付けられる。その際、巻き外された長さL3のヒータ線によって形成される予備リッツ線が継手21,22に被着されるが、この被着はたとえば(図中不図示の)成形要素および/または接着テープを用いて行なうことができる。リッツ線の開放端は閉成されるか(図5の右側)および/または冷導体への接続端子が作られる。そのためには、圧着子24を使用するとよい。
最後に、継手部材21,22に保護キャップ25および−図6が示しているように−電気コネクタ26が組み付けられる。
図7に示した実施形態において、連結領域は、図1の場合と同様に、それらの材料・使用特性に関して互いに相違するように形成された2つの長さ区間2a,2bの間の不可分の連結として実現されている。この場合、図5によって具体的に示された本発明による導管1の製造方法ステップに鑑みて、導管路2sはまた、すでに当初から、材料・使用特性に関して相違して形成されて互いに連結された少なくとも2つの長さ区間2a,2bから形成されていてもよいことを付記しておく。2つの長さ区間2a,2bたとえば管区間2aとホース区間2bとが少なくとも流体導通可能に連結されたまたは(以下、図8を参照して説明されるように)さらに電気的にも連結されて、巻き付けおよび導管路2sの切断が行なわれた後に、流体導管片1sに、好ましくは軸方向から、外周を密閉する波形管20aを導管包囲体4のさらに別の要素として外嵌めして組み付けることができる。
この継手ユニット30において、一方の流体用連結部材34は、シール38を介して周方向封止されて他方の流体用連結部材33のスリーブ開口39内に差込み可能な差込み突起37を有している。この差込み連結が外れないように保持するために、2本の保持アーム41を有したU字形の保持クランプ40をスリーブ開口39の領域に設けられた横孔42に嵌脱式に挿し込むことが可能であり、その際、保持クランプ40の保持アーム41は差込み突起37のたとえばリング溝として形成された保持用輪郭部43に係合する。さらに、図8には一例として、流体用連結部材34の流体流路内に、ヒータ線3によって包囲された領域から差込み突起37の領域内に熱を伝達するために、伝熱スリーブ44が配置されている様子が示されている。
プラグ式電気コネクタ35,36は流体用連結部材31,32に取り付けられているまたは、別形態として、継手ユニット30の外囲体を形成する流体用連結部材の保護キャップ25内に取り付けられていてよい。プラグ式電気コネクタ35,36は流体用連結部材31,32のプラスチック材料に一体組み込みされているまたは収容孔に固定嵌め込みされていてよい。
特に、ヒータ線3が導管内部に配置されて導管2と適応化した配設によって連結されるまたは導管を通して案内されるようにすることが意図される場合には、本発明による流体導管1の指定仕様化は不連続的なリッツ線統合により、つまり、継手部材50,51と連結された導管片したがって本発明による流体導管1の長さ区間2a,2bを備えることによって行なうことができる。図9〜11はこの点に関連している。この場合、図9は、本発明によるこの種の流体加熱導管1の全体的仕様の基本を表しており、その際、特に継手部材50,51ならびに、符号52の付された導管連結部は非常に概略化して示されている。この場合、図中左に示された継手部材50においてヒータ線3はループ3cを形成し、他方、ヒータ線3の自由端3dは図中右に示された継手部材51を貫いて案内されている。
エンジニアリングプラスチックを含んだ材料からなる長さ区間2aが左側に示されている図9で図示されたものとは異なり、2つの継手部材50,51のハウジング52,53、したがって、図10の継手部材50も、一方の側に、たとえば本発明による導管1の第2の長さ区間2bを形成するホース片を固定するための溝切り部56,57を有し、他方の側に、差込み孔58,59を有している。
ヒータ線3の自由端3dを案内している継手部材51のハウジング53は、発熱体の案内手段55の他に、ヒータ線端部3dを引き出すための孔60も有している。
この実施態様の本発明による流体導管1において、導管2ないし長さ区間2a,2bにヒータ線3を通すには、たとえば圧縮空気を吹き込むまたはその他の適切な方法でそれを行なうことができる。こうした組付けに際しては、導管2の内壁61が特に平滑に形成されて、このステップに際して僅かな摩擦抵抗しか生じないようにすることが重要である。これはエンジニアリングプラスチックに関しても、高性能プラスチックに関しても問題なく実現可能である。とりわけ、PTFE内面コーティングまたはその他のフルオロポリマーからなる内面コーティングがこの点に関して特に有利である。
流体用連結部材および継手部材ないしそれらのハウジング14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53に関して言えば、本発明による流体導管1の第1の長さ区間2aの端部に位置するこうした部品は第1のポリマーを含んだ第1の材料から構成される。第2の長さ区間2bの端部に位置するこうした部品は第2のポリマーを含んだ第2の材料から構成される。その際、第2の長さ区間2bの端部に位置する部品14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53の材料は、第1の長さ区間2aの端部に位置する部品14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53の材料よりも高い耐負荷を有するのが好適である。これらの材料はそのようなn部品がそれぞれその端部に位置する当該長さ区間2a,2bの材料とまったく同一である必要はない。しかしながら、好適には、本発明によって当該長さ区間2a,2bに予定された材料と同種である必要があり、つまり、温度、化学的負荷および/または圧力に関して、それぞれ、より低い耐負荷またはより高い耐負荷を有する必要がある。
好ましい実施態様において、各々の連結部材206,208はさらに別の少なくとも1つの第2のプラグ式電気コネクタ236,238を有している。その際、これら第2のプラグ式電気コネクタ236,238を経て、図23に示したように、2つの流体導通区間202,204の2本の発熱体222(R4)が直接に連結されているまたは連結可能である。または、図14〜21に示したように、流体用連結部材210,212のさらに付加的な2本の発熱体240が互いに連結されているまたは連結可能である。これらの付加的な発熱体240も既述した発熱体220,222および226と同様、それぞれ電気ヒータ線224によって形成されている。いずれの発熱体220,222,226,240も対応の流体用連結部材210,212ないし対応の流体導管ないし対応流体導管区間202,204ないし媒体導管218を少なくとも部分的に包囲している。既述したように、いずれのヒータ線224も、コイル状特にらせん状に延びているのが好ましい。ただし、それぞれのヒータ線224はまた、少なくとも一部領域につき、まっすぐに延びていてもよい。上述した本発明による方法によって製造可能な、それぞれの当該差込みコネクタ部214,216,236,238でのヒータ線224の直接接続連結により、好適には、後者つまり当該差込みコネクタ部も共に加熱され、これによって、外囲体234内の内部空間の有利な昇温も達成される。
連結部材206,208は任意の適切な保持手段、たとえば、図15および20に示した連結状態において相互固定を行うための嵌脱式係止手段を有していてよい。この種の保持手段特に係止手段は、流体用連結部材210,212および/または外囲体234のハウジング部品230,232に設けられていてよい。たとえば、継手ユニット201の全体は係止手段によってのみ一体化されて外囲体234を形成することができる。図21(これは図8の中央に示した部分とも同じである)には、単なる一例(考え得る数多くの実施態様のうちの単なる一例)として、一方の流体用連結部材たとえば210は、シール253を介して周方向封止されて他方の流体用連結部材たとえば212のスリーブ開口255内に差込み可能な差込み突起251を有するように構成した態様が示されている。この差込み連結が外れないように固定すべく、2本の保持アーム259を有したU字形の保持クランプ257をスリーブ開口255の領域に設けられた横孔261に嵌脱式に挿し込む。その際、保持クランプ257の保持アーム259は差込み突起251のたとえばリング溝263として形成された保持用輪郭溝に係合する。さらに、図21には一例として、流体用連結部材210の流体流路内に、発熱体226,240によって包囲された領域から差込み突起251の領域内に熱を伝達するために、伝熱スリーブ265が配置されている様子が示されている。
さらに、流体用連結部材210,212と外囲体234の対応するハウジング部品230,232とは、特に図示されてはいない保持手段を介して、互いに相対固定されている。
さらに、外囲体234は、オプショナルに、少なくとも部分的に熱絶縁コンパウンドで充填されていてよく、たとえば当該コンパウンドが流し込まれていてよい。外囲体234とそれぞれの連結部材206,208の間には、熱絶縁空隙が形成されていてもよい。
外囲体234のハウジング部品230,232は分離面228の領域で、突合せ密着封止連結可能であるまたは互いにオーバラップして入れ子式に連結可能であり、特に、保持手段を介して相互固定可能であってもよい。
さらに、外囲体234の各々のハウジング部品230,232は、特に、2つの同一半殻ハウジング、したがって、特にいわゆる「同一部品」からなってもよい。ただし、本発明の範囲内で、非同一部品や相似品から形成することも可能である。
本発明は図示された実施形態に制限されるものでもなく、当業者はそれらを、必要に応じ、ただし本発明の趣旨を逸脱することなく、さらに別の好適な技術的方策によって補うことが可能である。
したがって、また波形管20aは、好ましくはそれによって包囲される長さ区間2a,202,2b,204に応じ、エンジニアリングプラスチックおよび/または少なくとも部分的に高性能プラスチックから形成されていてもよい。このことは流体用連結部材および/または継手部材、特に、それらのハウジング14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246および/またはそれらの外囲体または包囲体234,250についても同様である。
最後に、当業者は、本発明による流体導管1につき、連結手段14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246および導管2,218にヒータ線3,224を巻き付ける可能性に関するさらなるその他の詳細は、冒頭に引用した欧州公開第1 985 908号から得られる。
Claims (20)
- 少なくとも1つの導管(2,218)と、その導管長さ(L)の少なくとも1つの部分領域にわたって延びる少なくとも1つの電気ヒータ線(3,224)とを備える流体加熱導管(1)であって、
前記導管(2)は、材料特性または構造形態あるいはその両方に関して互いに相違するように形成された少なくとも2つの長さ区間(2a,202,2b,204)を有し、少なくとも一方では、第1のポリマーを含んだ第1の材料からなる第1の長さ区間(2a,202)を有するとともに、他方では、第2のポリマーを含んだ第2の材料からなる第2の長さ区間(2b,204)を有しており、前記第2の長さ区間(2b,204)の材料は前記第1の長さ区間(2a,202)の材料よりも柔軟であるか、またはより高い耐負荷を有するか、あるいはその両方であることを特徴とする流体加熱導管(1)。 - 前記第2の長さ区間(2b,204)の材料は、温度、化学的負荷、圧力のいずれかまたはそのすべてに関して、前記第1の長さ区間(2a,202)の材料よりも高い耐負荷を有することを特徴とする請求項1に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記第1の長さ区間(2a,202)の前記ポリマーはエンジニアリングプラスチックであり、その際、前記第1の材料は特にポリアミド(PA)、好ましくはPA6,PA66,PA11,PA12のいずれかあるいはそのすべてを含むか、または全体としてそれらから構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記第2の長さ区間(2b,204)の前記ポリマーは高性能プラスチックであり、その際、前記第2の材料は特にフルオロポリマー、ポリアリレンエーテルケトン(PEAK)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリアリレンスルフィドたとえばポリフェニレンスルフィド(PPS)、PA612のいずれかあるいはそのすべてを含んで構成されているか、または全体としてそれらから構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記第2の材料はエラストマーたとえばエチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム(HNBR)、熱可塑性エラストマー(TPE)のいずれかあるいはそのすべてを含むか、または全体としてそれらから構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記導管(2)はそれぞれ、前記第1の材料からなる2つ以上の長さ区間(2a,202)または前記第2の材料からなる2つ以上の長さ区間(2b,204)あるいはそれらの両方の長さ区間を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 互いに相違する少なくとも2つの長さ区間(2a,202,2b,204)は互いに不可分に、すなわち、破壊による以外には互いに切り離せないように連結されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 少なくとも2つの長さ区間(2a,202,2b,204)は、連結される2つの長さ区間(2a,202,2b,204)のそれぞれ一方と連結するための、それぞれ1つの継手ユニット(30,201)を介して互いに非破壊嵌脱式に連結されており、前記継手ユニット(30,201)は、相互に対応づけられて連結可能な少なくともそれぞれ2つの流体用連結部材または継手部材(16,17,21,22,33,34,50,51,206,208,210,212,244,246)を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記継手ユニット(30,201)は2つの連結部材(31,32,206,208)からなり、前記連結部材は連結される2つの長さ区間(2a,202,2b,204)のそれぞれ一方と連結されるように、相互も対応づけられて連結可能な2つの流体用連結部材(33,34,210,212)のそれぞれ一方を有すると共に、それぞれ少なくとも1つのプラグ式電気コネクタ(35,36,214,216)を有し、これら双方の連結部材(31,32,206,208)の連結ないし分離によって、前記流体用連結部材(33,34,210,212)を一方とし、プラグ式電気コネクタ(35,36,214,216)を他方とした両者をいっしょに、つまり同時に連結ないし分離できるように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記第1の長さ区間(2a,202)の端部に位置する流体用連結部材または継手部材あるいはそれら両方、さらにはそれらのハウジング(14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246)またはそのための外囲体/包囲体(234,250)が、第1のポリマーを含む第1の材料からなり、かつ
前記第2の長さ区間(2b,204)の端部に位置する流体用連結部材または継手部材あるいはそれら両方、さらにはそれらのハウジング(14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246)またはそのための外囲体/包囲体(234,250)が第2のポリマーを含む第2の材料からなり、その際、前記第2の材料は前記第1の材料よりも高い耐負荷を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。 - 前記の長さ区間(2a,202,2b,204)は互いに異なった長さ(La,Lb)を有し、その際、短い方の前記第2の長さ区間(2b,204)の長さ(Lb)、または前記第2のポリマーからなる長さ区間(2b,204)の総計は、長い方の前記第1の長さ区間(2a,202)の長さ(La)または前記第1のポリマーからなる長さ区間(2a,202)の総計の最大で50パーセント未満、好ましくは最大で20パーセントであるか、あるいは少なくとも200mm〜500mmであるか、あるいはそれらすべてを満たすことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記導管(2,218)は円形断面を有するが、その際、前記導管(2,218)の断面は好ましくは少なくとも一部領域が円形とは相違していることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記ヒータ線(3,224)は前記導管(2,218)の内側または外側に接してまたは内部に配設され、好ましくは前記導管(2,218)に適合しながら連結されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記ヒータ線(3,224)および前記導管(2,218)は、外周を密閉する波形管(20a)から形成される導管包囲体(4,242)によって包囲され、前記波形管は、前記波形管によって包囲される前記長さ区間(2a,202,2b,204)に応じて好ましくは、第1または第2の材料はエンジニアリングプラスチックから形成されるか、または少なくとも部分的に高性能プラスチックから形成されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 前記導管(2,218)の前記長さ区間(2a,202,2b,204)のそれぞれの管壁(102,120)は多層構造(102a,102b,120a,120b,120c)とされ、その際、その内壁(102a,120a)はフッ素含有ポリマーを含み、好ましくは、第2の材料からなる前記長さ区間(2b)の管壁(120)は補強層(120c)を有することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)。
- 少なくとも1つの導管(2,218)と、前記導管長さ(L)の少なくとも1つの部分領域にわたって延びる少なくとも1つの電気ヒータ線(3,224)とを備える、請求項1〜15のいずれか1項に記載の流体加熱導管の製造方法であって、
初めに、導管路(1s)に少なくとも1つのヒータ線(3,224)が中間製品として連続的に巻き付けられ、その後、先ず、前記プレハブされた中間製品が切断されることにより過剰長さ区域(1u,218a)をそれぞれの端部に有する流体導管片(1s)が作られ、それぞれの前記過剰長さ区域(1u,218a)分の前記ヒータ線(3,224)が巻き外され、巻き外されたヒータ線の長さが流体用連結部材または継手部材あるいはその両方ないしはそれらのハウジング(14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246)を巻き付けることができる長さであり、
次いで、前記過剰長さ区域(1u,218a)から前記ヒータ線(3,224)が巻き外された後、前記過剰長さ区域(1u,218a)が前記流体導管片(1s)から切り離され、これにより生じた導管端(2e)は前記流体用連結部材または継手部材あるいはその両方と、さらにはそれらのハウジング(14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246)と連結され、前記流体用連結部材または継手部材あるいはその両方ないしそれらのハウジング(14,15,16,17,21,22,33,34,50,51,52,53,206,208,210,212,230,232,244,246)に少なくとも部分的に前記ヒータ線(3,224)が巻き付けられることを特徴とする方法。 - 少なくとも2つの長さ区間(2a,202,2b,204)から形成された導管路(2s)が利用され、前記2つの長さ区間はそれらの形状特性、それらの材料・使用特性に関して互いに相違するように形成され、好ましくは、互いに不可分に連結されていることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記導管包囲体(4,242)は、少なくともそれぞれ部分的に、接着テープ(20,262)をらせん状に巻き付けるものまたは波形管(20a)あるいはその両方によって形成され、その際、前記導管路(1s)に少なくとも1つのヒータ線(3,224)と、場合によっては接着テープ(20,262)も連続的に巻き付けられた後、または前記プレハブ中間製品が切断されて流体導管片(1s)が作られた後、あるいはそれら両方において、前記波形管(20a)が軸方向からはめ込まれることを特徴とする請求項16または17に記載の方法。
- 前記波形管(20a)は、前記2つの長さ区間(2a,202,2b,204)が少なくとも流体導通可能に連結された後に、組み付けられることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 内燃機関のSCR触媒システムへの請求項1〜15のいずれか1項に記載の流体加熱導管(1)の使用であって、
前記流体加熱導管(1)により前記触媒システムのタンク(10,254)を継手部材(14,15,21,22,50,51,244,246)を介して前記触媒システムの噴射装置(11,256)と連結されている流体加熱導管(1)の使用。
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