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Title:
CONDUIT CONNECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/166211
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a conduit connector (1) for a fluid line, having a housing (2), which has at least one first connection geometry (3) and one second connection geometry (4), each for connecting to a fluid line. In the housing (2), a fluid-conducting channel (5) is formed between the first connection geometry (3) and the second connection geometry (4). In order to avoid damage due to freezing of a liquid located in the channel (5) or the connected fluid lines, the housing (2) has a volume equalization device (11), which is connected to the channel (5).

Inventors:
PETSCHL, Thomas (Steinweg 10, Neuberg, 63543, DE)
Application Number:
EP2019/053303
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
February 11, 2019
Export Citation:
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Assignee:
NORMA GERMANY GMBH (Edisonstraße 4, Maintal, 63477, DE)
International Classes:
F16L57/02; F16L51/00; F16L55/02; E03B7/10
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE OLBRICHT, BUCHHOLD, KEULERTZ PARTNERSCHAFT MBB (Bettinastraße 53-55, Frankfurt am Main, 60325, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Leitungsverbinder (1 ) für eine Fluidleitung mit einem Gehäuse (2), das zumindest eine erste Anschlussgeometrie (3) und eine zweite Anschlussgeometrie (4) zum Verbinden mit jeweils einer Fluidleitung aufweist, wobei im Gehäuse (2) zwischen der ersten An- schlussgeometrie (3) und der zweiten Anschlussgeometrie (4) ein fluidleitender Kanal (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Volumenaus- gleichseinrichtung (11 ) aufweist, die mit dem Kanal (5) verbunden ist.

2. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenaus- gleichseinrichtung (11 ) in einem vom Gehäuse (2) nach außen vorstehenden Vorsprung (6) ausgebildet ist.

3. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumen- ausgleichseinrichtung (11 ) eine Kammer (8) aufweist, die vom Kanal (5) durch eine fle xible, fluiddichte Membran (9) getrennt ist.

4. Leitungsverbinder nach einem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) in einen Einsatz (10) integriert ist, der in dem Vorsprung (6) eingesetzt ist.

5. Leitungsverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (8) in- nerhalb des Einsatzes (10) ausgebildet ist.

6. Leitungsverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorsprung (6) ein komprimierbares Element angeordnet ist.

7. Leitungsverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Element einen geschlossenporigen Schaumstoff aufweist.

8. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenaus- gleichseinrichtung (11 ) als zylindrisches Element (13) ausgebildet ist, das koaxial im Ka- nal (5) angeordnet ist

9. Leitungsverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Element (13) einen geschlossenporigen Schaumstoff aufweist.

10. Leitungsverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die erste Anschlussgeometrie (3) als Einführstutzen und die zweite Anschluss- geometrie (4) als Stutzenaufnahme ausgebildet ist, wobei die Volumenausgleichseinrich- tung (1 1 ) näher an der ersten Anschlussgeometrie (3) als an der zweiten Anschlussge- ometrie (4) angeordnet ist.

11. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bi 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine dritte Anschlussgeometrie (14) aufweist, wobei von dem Kanal (5) zwischen der ersten Anschlussgeometrie (3) und der zweiten Anschlussgeometrie (4) an einer Abzweigung ein weiterer Kanal zur dritten Anschlussgeometrie (14) abzweigt.

12. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenaus- gleichseinrichtung (11 ) im Bereich der Abzweigung angeordnet ist.

Description:
Leitungsverbinder

Die Erfindung betrifft einen Leitungsverbinder für eine Fluidleitung mit einem Gehäuse, das zu- mindest eine erste Anschlussgeometrie und eine zweite Anschlussgeometrie zum Verbinden mit jeweils einer Fluidleitung aufweist, wobei im Gehäuse zwischen den Anschlussgeometrien ein fluidleitender Kanal ausgebildet ist.

Fluidleitungen für wasserhaltige Flüssigkeiten müssen in der Lage sein, die bei einem Gefrieren der Flüssigkeiten auftretende Volumenvergrößerung zu kompensieren. Bei Leitungen mit grö- ßeren Querschnitten reicht dabei die Elastizität der Fluidleitung in der Regel aus. Bei kleineren Querschnitten sind die Fluidleitungen allerdings relativ steif, sodass durch das Gefrieren der in der Leitung befindlichen Flüssigkeit Risse in der Fluidleitung entstehen können.

Insbesondere im Bereich von Leitungsverbindern, die zum Verbinden von zwei oder mehr Fluid leitungen dienen, treten dabei Schäden auf. Dies liegt unter anderem daran, dass die Gehäuse der Leitungsverbinder üblicherweise aus einem relativ unnachgiebigen Kunststoff hergestellt sind, der sich kaum elastisch ausdehnen kann. Zum anderen steht für eine Ausdehnung des Leitungsverbinders üblicherweise nur wenig Material zur Verfügung.

In DE 10 2010 045 714 ist ein Leitungselement beschrieben, das eine Fluidleitung aufweist, die teilweise von einem ringförmigen Gehäuse umgeben ist, Zwischen der Fluidleitung und dem Gehäuse ist dabei ein nach außen abgedichteter Ringraum ausgebildet. Der Ringraum steht durch eine Öffnung mit einem Leitungsinneren in Verbindung. Gefrierende Flüssigkeit kann so durch die Öffnung in den Ringraum ausweichen und damit eine Belastung des Leitungsele- ments durch die beim Gefrieren auftretende Volumenvergrößerung verringern. Diese Leitungs- elemente benötigen allerdings zusätzlichen Raum und erzeugen zusätzliche Koppelstellen mit dem Risiko von Leckagen. Darüber hinaus sind sie nicht in der Lage, eine Beschädigung der Leitungsverbinder zuverlässig zu verhindern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Leitungsverbinder bereitzustellen, bei dem das Risiko einer Beschädigung durch Gefrieren einer darin befindlichen Flüssigkeit gering ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Leitungsverbinder für eine Fluidleitung mit einem Gehäuse, das zumindest eine erste Anschlussgeometrie und eine zweite Anschlussgeometrie zum Verbinden mit jeweils einer Fluidleitung Leitung aufweist, wobei im Gehäuse zwischen den Anschlussge- ometrien ein fluidleitender Kanal ausgebildet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse eine Volumenausgleichseinrichtung aufweist, die mit dem Kanal verbunden ist.

Die Volumenausgleichseinrichtung bietet dabei für die gefrierende Flüssigkeit einen definierten Raum, in den diese ausweichen kann. Dieser Raum muss dabei vom Volumen nicht unbedingt genauso groß sein wie der zu erwartende Volumenzuwachs, sondern muss so definiert sein, dass auch bei einem vollständigen Gefrieren der Flüssigkeit ein Druck innerhalb des Leitungs- verbinders nicht so stark ansteigt, dass er zu einer Beschädigung des Leitungsverbinders füh- ren würde.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Volumenausgleichseinrichtung in einem vom Gehäu- se nach außen vorstehenden Vorsprung ausgebildet. Dieser Vorsprung stellt somit ein zusätzli- ches Volumen in Form einer Kammer bereit, dass für eine Ausdehnung der gefrierenden Flüs sigkeit genutzt werden kann. Dabei hat diese Lösung den Vorteil, dass durch den vom Gehäuse nach außen vorstehenden Vorsprung eine Strömung innerhalb des Leitungsverbinders nicht gestört wird. Vielmehr wird der außen um den Leitungsverbinder meist ausreichend vorhandene Raum genutzt.

Bevorzugterweise weist die Volumenausgleichseinrichtung eine Kammer auf, die vom Kanal durch eine flexible, fluiddichte Membran getrennt ist. Die im Kanal befindliche Flüssigkeit kann so nicht in die Kammer gelangen, sodass ein Innendruck verringert wird keine Beschädigung des Leitungsverbinders zu befürchten ist. Ein Volumenausgleich beim Gefrieren der Flüssigkeit erfolgt dabei nur durch eine entsprechende Verformung der Membran, die in die Kammer hinein verformt wird. Die äußere Form des Leitungsverbinders ändert sich dadurch nicht.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Membran in einen Einsatz integriert, der in die Kam- mer eingesetzt ist. Dadurch ergibt sich eine relativ einfache Fertigung. So kann der Leitungs- verbinder als Spritzgussteil aus einem anderen Stoffmaterial gefertigt werden als der Einsatz mit der flexiblen Membran. Dabei kann der gesamte Einsatz entsprechend flexibel sein und im eingesetzten Zustand fluiddicht an Innenseiten des Vorsprungs anliegen. Die Membran kann dabei an einer Innenseite des Einsatzes ausgebildet sein. Dabei ist der Einsatz beispielsweise becherförmig geformt, wobei die Membran einen Boden bildet. Somit steht ausreichend Raum für eine Verformung der Membran zur Verfügung, wobei die Seiten flächig an Innenseiten des Vorsprungs anliegen. Damit wird eine hohe Dichtigkeit erzielt.

Vorzugsweise ist die Kammer innerhalb des Einsatzes ausgebildet. Die Kammer hat so ein ge- nau definiertes, abgeschlossenes Volumen, welches beispielsweise mit Luft gefüllt ist. Diese wird dann beim Verformen der Membran, die die Kammer auf einer Seite begrenzt, komprimiert und stellt eine progressive Gegenkraft dar.

In einer alternativen Ausgestaltung ist im Vorsprung ein komprimierbares Element angeordnet. Dieses Element kann dann durch im Kanal befindliche Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wer- den. Bei einer Volumenvergrößerung der Flüssigkeit, insbesondere beim Gefrieren der Flüssig keit, wird das Element komprimiert und verringert so den Druck, der von der Flüssigkeit auf den Leitungsverbinder ausgeübt wird. Dabei dichtet das Element den Vorsprung nach außen hin ab, sodass ein Austreten der Flüssigkeit aus den Kanal durch den Vorsprung verhindert wird.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Element einen geschlossenporigen Schaumstoff auf- weist. Das Element selbst kann somit keine Flüssigkeit aufnehmen, sodass sichergestellt wer- den kann, dass es beim Gefrieren der Flüssigkeit nicht beschädigt, sondern nur komprimiert wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Volumenausgleichseinrichtung als zylindri- sches Element ausgebildet, das koaxial im Kanal angeordnet ist. Die äußere Form des Lei- tungsverbinders wird so unverändert gehalten und ermöglicht auch die Verwendung bei beeng- ten Verhältnissen. Ein Volumenausgleich erfolgt dabei durch Komprimieren des zylindrischen Elements. Durch eine entsprechende Länge und Materialstärke des zylindrischen Elements lässt sich dabei eine ausreichende Volumenverringerung erreichen und so die Volumenzunah- me der gefrierenden Flüssigkeit kompensieren.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass das zylindrische Element einen geschlossenporigen Schaumstoff aufweist. Der geschlossenporigen Schaumstoff hat den Vorteil, dass er relativ preisgünstig ist und darüber hinaus keine Flüssigkeit aufnimmt. Er wird somit beim Gefrieren der Flüssigkeit nicht beschädigt, sondern nur elastisch verformt.

Der Leitungsverbinder kann unterschiedlich ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch, dass die erste Anschlussgeometrie als Einführstutzen und die zweite Anschlussgeometrie als Stutzenaufnahme ausgebildet ist, wobei die Volumenausgleichseinrichtung näher an der ersten Anschlussgeometrie als an der zweiten Anschlussgeometrie angeordnet ist. Es hat sich her- ausgestellt, dass Beschädigungen des Leitungsverbinders häufig im Bereich des eint früher Stutzens aufgetreten. Durch die Anordnung der Volumenausgleichseinrichtung im Bereich des Einführstutzens wird dem Rechnung getragen Dabei wird natürlich dafür Sorge getragen, dass der Einführstutzen ausreichend weit in eine Fluidleitung eingeführt werden kann.

In einer alternativen Ausgestaltung des Leitungsverbinders ist vorgesehen, dass das Gehäuse eine dritte Anschlussgeometrie aufweist, wobei von dem Kanal zwischen der ersten Anschluss- geometrie und der zweiten Anschlussgeometrie an einer Abzweigung ein weiterer Kanal zur dritten Anschlussgeometrie abzweigt. Ein derartiger Leitungsverbinder, der beispielsweise T- förmig oder Y-förmig ausgebildet ist, ermöglicht den Anschluss zweier Fluidleitungen an eine Zuleitung. Durch die Anordnung der Volumenausgleichseinrichtung im Bereich der Abzweigung kann diese nicht nur eine Volumenvergrößerung der Flüssigkeit innerhalb des Kanals, sondern auch innerhalb des weiteren Kanals zumindest teilweise kompensieren. Dabei ist die Volumen- ausgleichseinrichtung vorzugsweise in einem Vorsprung ausgebildet, der im Bereich der Ab- zweigung nach außen vom Gehäuse ausgeht. Der Vorsprung kann dabei in einer Ebene mit den Anschlussgeometrien liegen, was sich besonders bei einem T-förmigen Verbinder anbietet, wobei der Vorsprung insbesondere in axialer Verlängerung eines Kanals liegt. Alternativ kann der Vorsprung aber auch senkrecht zu der Ebene ausgerichtet sein, in der die Anschlussgeo- metrien liegen. Dies bietet sich vor allem für einen Y-förmigen Verbinder an.

Der Leitungsverbinder kann prinzipiell für Fluidleitungen verwendet werden. Besonders geeig- net erscheint er jedoch für wasserhaltige Flüssigkeiten, wie Kühlflüssigkeiten, oder auch in Ver- bindung mit beheizbaren Fluidleitungen, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen für Harnstoff- leitungen (Urea) verwendet werden. Eine weitere bevorzugte Verwendung sind Zuleitungen für die Wassereinspritzung bei Kraftfahrzeugmotoren.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Leitungsverbinder einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2a - 2c verschiedene Ausgestaltungen eines Einsatzes,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Leitungsverbinder einer zweiten Ausführungsform und Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Leitungsverbinder einer dritten Ausführungsform.

In Figur 1 ist ein Leitungsverbinder 1 dargestellt, der ein Gehäuse 2 mit einer ersten Anschluss- geometrie 3 und einer zweiten Anschlussgeometrie 4 aufweist. Im Gehäuse 2 ist zwischen der ersten Anschlussgeometrie 3 und der zweiten Anschlussgeometrie 4 ein Kanal 5 ausgebildet. Dabei ist die erste Anschlussgeometrie 3 als Einführstutzen und die zweite Anschlussgeometrie 4 als Stutzenaufnahme ausgebildet. Im Bereich der ersten Anschlussgeometrie 3 ist ein Vor- sprung 6 ausgebildet, der vom Gehäuse 2 nach außen absteht. Dabei ist zwischen dem Kanal 5 und einen Innenraum des Vorsprung 6 ein Durchbruch im Gehäuse 2 eingeformt.

Der Vorsprung 6 bzw. die Kammer 8 ist nach außen durch einen Deckel 7 verschlossen, der insbesondere verschweißt und damit druckdicht ist. Im Innenraum des Vorsprung 6 ist somit eine Kammer 8 ausgebildet die mit dem Kanal 5 über den Durchbruch zumindest in drucküber- tragener Weise in Verbindung steht.

Ein Eindringen von Flüssigkeit aus dem Kanal 5 in die Kammer 8 wird dabei durch eine flexible, fluiddichte Membran 9 verhindert, die bei dieser Ausgestaltung in einen Einsatz 10 integriert ist. Bei einer Volumenvergrößerung der Flüssigkeit im Kanal 5, beispielsweise beim Gefrieren, wölbt sich die Membran 9 in die Kammer 8 hinein und verringert so einen auf das Gehäuse 2 wirkenden Druck. Der im Vorsprung 6 eingebrachte Einsatz 10 bildet somit mit der Kammer 8 eine Volumenausgleichseinrichtung 1 1.

In den Figuren 2a, 2b und 2c sind verschiedene Varianten eines Einsatzes 10 dargestellt. Die Variante in Figur 2a entspricht dabei einem Einsatz 10, wie er in der Ausgestaltung nach Figur 1 eingesetzt ist. Dabei ist der Einsatz 10 becherförmig, wobei die Membran 9 einen Boden des Einsatzes 10 darstellt. Davon gehen ringförmige Seitenwände 12 ab die sich beim Einsetzen in den Vorsprung 6 dichtend an Innenseiten des Vorsprung 6 anliegen. Dadurch ergibt sich eine fluiddichte und druckdichte Verbindung, wobei der Durchbruch zum Kanal 5 durch die Membran 9 am Boden des Einsatzes 10 abgedeckt wird.

Figur 2b zeigt eine Variante des Einsatzes 10, bei der die Kammer 8 als geschlossenes Volu- men innerhalb des Einsatzes 10 ausgebildet ist. Durch Druck auf die Membran 9 verformt sich diese in die Kammer 8 hinein und reduziert so einen Druck innerhalb des Leitungsverbinders das 1. in Figur 2c ist eine weitere Variante des Einsatzes 10 dargestellt, bei der der Einsatz 10 einen H-förmigen Querschnitt aufweist. Im Unterschied zu der Variante nach Figur 2a ist die Membran 9 nicht an Enden der Seitenwände 12 angeordnet, sondern etwa mittig.

Figur 3 zeigt einen Leitungsverbinder 1 mit einer alternativen Ausgestaltung der Volumenaus- gleichseinrichtung 1 1. Die Volumenausgleichseinrichtung 11 umfasst dabei einen zylindrisches Element 13, das koaxial im Kanal 5 angeordnet ist. Dabei ist das Gehäuse 2 des Leitungsver- binders 1 derart ausgestaltet, dass um das zylindrische Element 13 herum ein Ringraum aus- gebildet ist, der die Kammer 8 darstellt. Die Kammer 8 ist also durch das zylindrische Element 13 vom Kanal 5 getrennt.

Das zylindrische Element 13 ist beispielsweise aus einem geschlossenporigen Schaumstoff hergestellt, der kein Wasser aufnimmt. Beim Gefrieren von Flüssigkeit im Leitungsverbinder 1 bzw. im Kanal 5 dehnt sich diese aus, wodurch das zylindrische Element 13 in die Kammer 8 hinein verformt wird. Dadurch wird ein auf den Leitungsverbinder 1 wirkender Druck verringert. Die übrige Ausgestaltung des Leitungsverbinders 1 entspricht der Ausführungsform nach Figur 1 , wobei jedoch kein Vorsprung erforderlich ist. Von außen ist die Volumenausgleichseinrich- tung 1 1 somit nicht zu erkennen, vielmehr behält der Leitungsverbinder 1 seine äußere Form.

In Figur 4 ist eine Ausgestaltung des Leitungsverbinders 1 die Zeit, die zusätzlich zur ersten Anschlussgeometrie 3 und der zweiten Anschlussgeometrie 4 eine dritte Anschlussgeometrie 14 aufweist. Ein derartiger, T-förmig Jahr Leitungsverbinder 1 dient beispielsweise zur Auftei- lung einer Fluidleitung auf zwei weitere Fluidleitungen. Dafür zweigt an einer Abzweigung im Inneren des die Gehäuses 2 ein weiterer Kanal ab, der mit dem zwischen der ersten An- schlussgeometrie 3 und der zweiten Anschlussgeometrie 4 ausgebildeten Kanal 5 über die Ab- zweigung fluidleitend in Verbindung steht.

Im Bereich der Abzweigung weist der Leitungsverbinder 1 einen Vorsprung 6 auf, in dem eine Volumenausgleichseinrichtung 11 angeordnet ist. Die Volumenausgleichseinrichtung 1 1 ent- spricht in ihrer Ausgestaltung dabei insbesondere der Volumenausgleichseinrichtung 11 , wie sie in Figur 1 gezeigt ist. Insbesondere ist dabei auch ein Einsatz 10 wie in den Figuren 2a bis 2c gezeigt im Vorsprung 6 aufgenommen. Die Volumenausgleichseinrichtung 11 steht somit in Verbindung sowohl mit dem Kanal zwischen der ersten Anschlussgeometrie 3 und der zweiten Anschlussgeometrie 4 als auch mit dem weiteren Kanal zwischen der Abzweigung und der drit- ten Anschlussgeometrie 14.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So kann insbesondere die Form des Leitungsverbinders von der gezeigten Form abweichen. Ferner können zusätzliche Elemente, wie beispielsweise außen um die Fluidleitung und/oder dem Leitungsverbinder gewickelte Heizelemente vorgesehen sein. Diese dienen dann zum schnellen auftauen einer im Leitungsverbinder bzw. den Fluidleitungen befindlichen Flüssigkeit, wie es beispielsweise bei Kraftfahrzeugen mit Harnstoffeinspritzung gefordert wird.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk- male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver- fahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin- dungswesentlich sein. Bezu gszei chen l iste

1 Leitungsverbinder

2 Gehäuse

3 erste Anschlussgeometrie

4 zweite Anschlussgeometrie

5 Kanal

6 Vorsprung

7 Deckel

8 Kammer

9 Membran

10 Einsatz

11 Volumenausgleichseinrichtung

12 Seitenwände

13 zylindrisches Element

14 dritte Anschlussgeometrie