"Beheizte Medienleitung"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beheizte Medienleitung umfassend eine innere rohr- oder schlauchförmige Fluidleitung und mindestens einen an deren Umfang angeordneten elektrischen Heizleiter bestehend aus einer Litze aus verseilten Einzeldrähten und insbesondere einem äußeren, den Heizleiter und die Fluidleitung umgebenden Schutzmantel.

Eine derartige Medienleitung ist zum Beispiel aus der EP 2 137 449 B1 bekannt.

Für SCR-Leitungen muss im Personenkraftwagenbereich das Auftauen der

Leitungen über einen großen Spannungsbereich gewährleistet werden.

Beispielsweise das Auftauen einer Medienleitung bei Spannungen von 12 V bis 16 V bzw. 24 bis 32 V innerhalb einer kurzen Zeit bei sehr niedrigen Temperaturen, zum Beispiel bei 12 V innerhalb von 25 Minuten bei minus 30 °C. Für diese Anforderung wird eine gewisse Leistung benötigt, die aber wiederum bei 16 V und einer hohen Umgebungstemperatur, zum Beispiel Raumtemperatur, nicht zu einer Überhitzung der Medienleitung und weiterer Komponenten, die angeschlossen sind, führen darf. Um für eine solche Leitung die Leistung gut einstellen zu können, wird ein relativ exakter Widerstandswert benötigt, der wiederum für eine exakte Leitungslänge und einen begrenzten Längenbereich in Bezug auf diese Länge verwendet werden kann. Sollen mehrere unterschiedliche Leitungslängen genau für diese Leistung berechnet und aufgebaut werden, so müssen hierfür viele unterschiedliche Widerstandswerte für die Heizleiter verwendet werden, wobei der Widerstandswert für den Heizleiter in Ω/m gemessen wird. Aus der DE 101 37 976 A1 sind elektrische Litzen für eine Sitzheizung eines

Kraftfahrzeuges bekannt, bei der die einzelnen Adern der Litze aus Materialien mit unterschiedlichen spezifischen Widerständen bestehen, wobei reines Kupfer und eine Kupferlegierung, wie zum Beispiel CuSn6, verwendet werden.

Der Widerstandswert eines Heizleiters kann durch Verwendung unterschiedlicher Legierungen und der Variation des Querschnitts eingestellt werden.

Eine weitere Anforderung bei SCR-Leitungen ist ein möglichst geringer Bauraum. Um den Bauraum zu minimieren, kann zum Beispiel der Außendurchmesser der Leitung und insbesondere der Außendurchmesser des äußeren Schutzmantels, der beispielsweise als Wellrohr ausgebildet ist, reduziert werden. Durch diese

Reduzierung verringert sich der freie Raum zwischen der Fluidleitung und dem äußeren Schutzmantel. Um die Fluidleitung weiterhin mit Heizleitern zu beheizen, müsste der Außendurchmesser des Heizleiters in diesem Fall verringert werden. Durch die Verringerung des Heizleiteraußendurchmessers wird automatisch auch der zur Verfügung stehende Bereich für unterschiedliche Querschnitte zur

Erzeugung unterschiedlicher Widerstandswerte eingeschränkt, und es lassen sich die benötigten Widerstandswerte nicht mehr exakt genug einstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei kleinen Litzen-Außendurchmessern, zum Beispiel im Bereich von 0,8 bis 1 ,5 mm, und bei einer hinreichenden

Zugfestigkeit der Litze eine exakte Einstellung des Litzenwiderstandes in einen weiten Bereich zu ermöglichen und zudem die Herstellkosten zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Litze aus mindestens sechs, um ein Stützelement verseilten Einzeldrähten besteht, von denen mindestens ein Einzeldraht aus einer CuNi-Legierung besteht, und die übrigen Einzeldrähte aus Cu oder einer NiCr-Legierung hergestellt sind, wobei alle Einzeldrähte denselben Drahtdurchmesser besitzen. Erfindungsgemäß bestehen somit die Einzeldrähte der Litze nicht mehr wie üblich aus dem gleichen Material, sondern aus

unterschiedlichen Materialien und insbesondere aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, aus Kupfer oder einer Nickel-Chrom-Legierung. Durch diese Variation können die Widerstände exakt genug eingestellt werden, so dass des Weiteren der

Durchmesser der Einzeldrähte ebenfalls auf einen Durchmesser begrenzt werden kann. Hierdurch werden die Mengen für die jeweiligen Einzeldrähte pro verwendetes Material stark angehoben und die Varianten stark reduziert. Hieraus resultiert eine geringere Lagerhaltung der unterschiedlichen Einzeldrähte sowie eine erhöhte Gleichteilproduktion, wodurch die erfindungsgemäß verwendete Litze preiswerter hergestellt werden kann. Die Festlegung auf einen gleichen Durchmesser hat des Weiteren den Vorteil, dass in der Produktion der erfindungsgemäßen Medienleitung nur ein Querschnitt für die Kontaktierung und eine konstante Mantelstärke beim Abisolieren berücksichtigt werden müssen.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Stützelement aus einem Kunststoffprofil mit einem dem Querschnitt der elektrischen Einzeldrähte

entsprechenden Querschnitt besteht. Durch die Verwendung des Stützelementes aus Kunststoff, wobei beispielsweise ein zugfestes Material, wie Kevlar, Vectra n ^® oder dergleichen verwendet werden kann, kann die Zugfestigkeit der verwendeten Litze wesentlich erhöht werden.

Erfindungsgemäß kann es vorteilhaft sein, wenn das Stützelement aus einem Einzeldraht gebildet wird, der einen gleich großen Querschnitt wie die übrigen Einzeldrähte besitzt, und der aus denselben Materialien wie einer oder mehrerer der übrigen Einzeldrähte besteht. Die zum Beispiel aus sechs, sieben, neunzehn oder siebenunddreißig Einzeldrähten gebildete Litze stellt einen optimalen Kompromiss zwischen möglichst dicken Einzeldrähten, einem konstanten kleinen Querschnitt, einem runden Aufbau und einem möglichst geringen Außendurchmesser dar. Ein runder Aufbau kann auch bei einer Litze aus neunzehn oder siebenunddreißig Einzeldrähten sichergestellt werden. Durch die Erfindung ist es möglich, einen Querschnitt von 0,2 mm ² für das verseilte Einzeldrahtbündel zu realisieren, und zwar in Verbindung mit einem bevorzugten Einzeldrahtdurchmesser von 0, 19 mm bei sechs oder sieben Einzeldrähten. Gemäß der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn ein Außendurchmesser der Litze von 1 , 10 mm realisiert ist. Bei der erfindungsgemäß vorhandenen Litze ist insbesondere eine Mindestwandstärke einer Litzenisolierung von 0,2 mm vorteilhaft. Nominal ist die Wandstärke vorzugsweise 0,265 mm.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn der Widerstand jedes Einzeldrahtes derart gewählt ist, dass ein Gesamtwiderstand der Litze insbesondere von 0,097 bis 4,651 Ω/m und insbesondere ein Gesamtwiderstand von 0,097 bis 0,978 Ω/m sowie vorzugsweise von 0, 1 19 bis 0,652 Ω/m vorhanden ist. Vorteilhafterweise werden als Kupfer-Nickel-Legierungen erfindungsgemäß für die Einzeldrähte folgende

Werkstoffe verwendet:

CuNM mit einem spezifischen Widerstand von 0,0250,

CuNi2 mit einem spezifischen Widerstand von 0,0500,

CuNi6 mit einem spezifischen Widerstand von 0,1000,

CuNM O mit einem spezifischen Widerstand von 0,1500,

CuNi15 mit einem spezifischen Widerstand von 0,2100,

CuNi23Mn mit einem spezifischen Widerstand von 0,3000,

CuNi30Mn mit einem spezifischen Widerstand von 0,4000 und

CuNi44 mit einem spezifischen Widerstand von 0,4900.

Hierbei wird der spezifische Widerstand in Qmm /m bei 20 °C gemessen.

Zweckmäßigerweise wird als Nickel-Chrom-Legierung die Legierung NiCr3020 mit einem spezifischen Widerstand von 1 ,040 Qmm ² /m bei 20 °C verwendet. Zweckmäßigerweise erfolgt in der erfindungsgemäßen Litze eine derartige

Kombination der Einzeldrähte, dass der Abstand der spezifischen Widerstände der Einzeldrähte 0,008 bis 0,74 Qmm ² /m bei 20 °C beträgt.

Es ist von Vorteil, wenn das Gewicht des ummantelten Heizleiters 2 bis 4 g/m, bevorzugt 2,6 g/m beträgt. Vorzugsweise wird als Schutzmantel der

erfindungsgemäßen Fluidleitung ein Wellrohr verwendet.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Medienleitung jeweils mindestens an einem Ende ein Verbinderstück aufweisen, das mit der Fluidleitung form- und/oder kraftschlüssig oder materialschlüssig verbunden ist, wobei am Umfang des

Verbinderstücks der Heizleiter der Medienleitung fortgeführt ist oder als

selbstständiges Heizelement aufgebracht ist.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen elektrischen Heizleiter gemäß den vorbeschriebenen Merkmalen der erfindungsgemäßen Medienleitung.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße

Medienleitung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Litze mit sieben Einzeldrähten einer erfindungsgemäßen Medienleitung gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Litze gemäß der Erfindung mit 17

Einzeldrähten und Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Litze gemäß der Erfindung mit 37

Einzeldrähten.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.

Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich beansprucht, dass die Erfindung nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen

Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal des Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit anderen Merkmalen sowie auch unabhängig von den Merkmalskombinationen und

Rückbeziehungen der Ansprüche eine erfinderische Bedeutung in Verbindung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 haben.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Medienleitung eine innere, als Rohr- oder Schlauch ausgebildete Fluidleitung 8 und einen an deren Umfang angeordneten elektrischen Heizleiter 9, bestehend aus einer Litze 10 aus verseilten, zum Beispiel sieben Einzeldrähten 1 -7, siehe Figur 2.

Zweckmäßigerweise besitzt die Litze 10 eine die verseilten Einzeldrähte 1 -7 umfassende elektrische Isolierung 1 1. Die Fluidleitung 8 mit dem am Umfang angeordneten Heizleiter 9 wird von einem äußeren Schutzmantel 12 umgeben, der beispielsweise als Wellrohr ausgebildet sein kann. Der Heizleiter 9 kann, wie dargestellt in Fig. 1 , schraubenlinienförmig um die Fluidleitung 8 verlaufen. Er kann aber auch geradlinig parallel zur Fluidleitung 8 verlaufen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann eine erfindungsgemäße Litze 10 aus sieben verseilten Einzeldrähten 1-7 bestehen, die alle denselben Durchmesser besitzen. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn der mittlere Einzeldraht durch ein aus Kunststoff bestehendes Stützelement 7 ersetzt ist, das denselben Durchmesser wie die das Stützelement 7 umgebenden Einzeldrähte 1 -6 besitzt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einzeldrähte 1-6 bzw. 1-7 derart materialmäßig hergestellt sind, dass mindestens einer der Einzeldrähte 1-6 bzw. 1-7 aus einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht, und die übrigen Einzeldrähte entweder aus Kupfer oder aus einer Kupfer-Nickel-Legierung oder aus einer Nickel-Chrom- Legierung hergestellt sind.

Bei den in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispielen können die Einzeldrähte 1-7 entsprechend der folgenden Tabelle 1 materialmäßig ausgeführt sein:

Tabelle 1

Litze Draht 1 Draht 2 Draht 3 Draht 4 Draht 5 Draht 6 Draht 7

R Material Material Material Material Material Material Material

Olm

Beispiel 1 0,097 Cu Cu Cu Cu Cu CuNil CuNil

Beispiel 2 0,119 Cu Cu Cu CuNil CuNil CuNil CuNi6

Beispiel 3 0,436 CuNi2 CuNi2 CuNi6 CuNi6 CuNi6 CuNM O CuNi10

Beispiel 4 2,658 CuNi30Mn CuNi44 CuNi44 CuNi44 CuNi44 CuNi44 NiCr3020

Beispiel 5 4,651 CuNi44 NiCr3020 NiCr3020 NiCr3020 NiCr3020 NiCr3020 NiCr3020

In der Tabelle 2 sind weitere erfindungsgemäße Materialzusammenstellungen erfindungsgemäßen Heizleiters 9 aus sieben Einzeldrähten enthalten.

Tabelle 2

Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser der sechs oder sieben Einzeldrähte 0, 19 mm.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn der Heizleiter 9 aus einer Litze 10 gebildet wird, die aus neunzehn oder siebenunddreißig Einzeldrähten - siehe Fig. 3 und Fig. 4 - verseilt hergestellt ist, siehe beispielsweise Tabellen 3 und 4. Der

Drahtdurchmesser der Einzeldrähte beträgt bei neunzehn Einzeldrähten

vorzugsweise 0,1 15 mm und bei siebenunddreißig Einzeldrähten vorzugsweise 0,082 mm. Tabelle 3

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5

R Q/m 0,131 0, 145 0,162 0, 177 0,198

Draht 1 Material Cu CuNil Cu CuNil CuNil

Draht 2 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 3 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 4 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 5 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 6 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 7 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 8 Material CuNil CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 9 Material CuNM CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 10 Material CuNil CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 11 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNil

Draht 12 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 13 Material CuNil CuNil CuNi2 CuNi2 CuNil O

Draht 14 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNil O

Draht 15 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNil O

Draht 16 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNil O

Draht 17 Material CuNi2 CuNi2 CuNi2 CuNi2 CuNil O

Draht 18 Material CuNi2 CuNi2 CuNi6 CuNi2 CuNil O

Draht 19 Material CuNi6 CuNi6 CuNi6 CuNil O CuNi15

Tabelle 4

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5

R Q/m 0, 131 0, 145 0,162 0, 177 0,198

Draht 1 Material Cu Cu Cu CuNil CuNil

Draht 2 Material Cu CuNil Cu CuNil CuNil

Draht 3 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuN

Draht 4 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 5 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 6 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 7 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 8 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 9 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 10 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 11 Material Cu CuNil CuNi ' CuNil CuNil

Draht 12 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 13 Material CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 14 Material Cu CuNil CuNil CuNil CuNil

Draht 15 Material CuNil CuNil CuNil CuNil CuNi2

Draht 16 Material CuNil CuNil CuNil CuNil CuNi2

Draht 17 Material CuNil CuNil CuNil CuNil CuNi2

Draht 18 Material CuNil CuNil CuNil CuNil CuNi2

Draht 19 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 20 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 21 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 22 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 23 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 24 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 25 Material CuNil CuNil CuNil CuNi2 CuNi2

Draht 26 Material CuNil CuNil CuNi2 CuNi2 CuNi2

Draht 27 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNi2

Draht 28 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNi2

Draht 29 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNi2

Draht 30 Material CuNi2 CuNil CuNi2 CuNi2 CuNi2

Draht 31 Material CuNi2 CuNi2 CuNi2 CuNi2 CuNi2

Draht 32 Material CuNi2 CuNi2 CuNi6 CuNi2 CuNi2

Draht 33 Material CuNi2 CuNi2 CuNi6 CuNi2 CuNi2

Draht 34 Material CuNi6 CuNi2 CuNi6 CuNi2 CuNi2

Draht 35 Material CuNi6 CuNi2 CuNil O CuNi2 CuNi6

Draht 36 Material CuNi6 CuNi2 CuNil O CuNi2 CuNi6

Draht 37 Material CuNi6 CuNi6 CuNil O CuNi2 CuNil O Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Abstand des spezifischen

Widerstandes der Einzeldrähte 0,008 bis 0,74 Qmm ² /m bei 20 °C beträgt. Das Gewicht der Gesamtleitung beträgt insbesondere 2 bis 4 g/m, bevorzugt 2,6 bis 2,8 g/m. Die Wandstärke der elektrischen Isolierung 1 1 der erfindungsgemäßen Litze 10 beträgt zweckmäßigerweise mindestens 0,20 mm, und insbesondere nominal 0,265 mm.

Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass die Einzeldrähte 1 bis 37 einer Litze 10 eines Heizleiters 9 alle denselben Durchmesser haben können. Zudem erlaubt die Erfindung eine exakte Einstellung des Gesamtwiderstandes einer Litze 10 bzw. des Heizleiters 9, so dass eine präzise Einstellung der erforderlichen Heizleistung möglich ist. Weiterhin werden durch die Erfindung die Produktions- und Lagerkosten verringert.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen

Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die

Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen

Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Liste der Bezugszeichen

I - 37 Einzeldrähte

7 Stützelement

8 Fluidleitung

9 Heizleiter

10 Litze

I I Isolierung

12 äußerer Schutzmantel