ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к элементу трубопровода, который содержит трубопровод для жидкости и корпус.
Такие элементы трубопровода служат, например, в автомобилях, для пропускания охлаждающей жидкости или в качестве так называемых трубопроводов для мочевины. Трубопроводами для мочевины называют трубопроводы, которые служат для подачи мочевины, чтобы способствовать более чистому сгоранию в дизельных двигателях.
Для автомобилей с наполненными жидкостью трубопроводами в зимнее время возникает проблема в связи с замерзанием жидкости при длительной стоянке автомобиля. В частности, мочевина замерзает при - 11°С.
При замерзании жидкости происходит увеличение объема ее и, таким образом, возрастает давление на трубопровод. В худшем случае это может привести к повреждение трубопровода или его соединительных элементов.
Во избежание замерзания жидкости трубопроводы нагревают. Однако нагревание не может должным образом поддерживаться во время длительной стоянки автомобиля и потому не может надежно предотвратить замерзание жидкости.
В основе изобретения лежит задача уменьшить риск возникновения повреждений при замерзании жидкости.
Согласно изобретению, эта задача решена тем, что в элементе трубопровода описанного выше типа корпус герметично окружает трубопровод для жидкости в радиальном направлении, а между трубопроводом для жидкости и корпусом образована кольцевая полость, по меньшей мере частично наполненная сжимаемой средой, причем трубопровод для жидкости внутри кольцевой полости имеет по меньшей мере одно отверстие.
Таким образом, внутри корпуса имеется полость для выравнивания давления, так что давление, которое образуется при замерзании жидкости в трубопроводе, может стравливаться в кольцевую полость. При этом происходит уменьшение объема сжимаемой среды. Вследствие этого сам трубопровод для жидкости разгружается от давления. Благодаря сжимаемости среды предотвращается полное заполнение кольцевой полости жидкостью при ее нахождении в жидком состоянии. В результате давление, действующее на элемент трубопровода вследствие замерзания жидкости, уменьшается настолько, что повреждения трубопровода или элемента трубопровода не происходит. В частности, снижаются пики давления. Разумеется, сжимаемая среда должна при этом сохранять требуемую сжимаемость при обычных отрицательных температурах. Таким образом, элемент трубопровода представляет собой элемент, выравнивающий давление.
Указанное отверстие предпочтительно находится на расстоянии от осевых границ кольцевой полости, в частности, расположено посередине между осевыми границами, т.е. на одинаковом расстоянии от них. Благодаря этому независимо от положения элемента трубопровода кольцевая полость не может быть полностью заполнена жидкостью.
Сжимаемая среда предпочтительно представляет собой воздух, заключенный в корпусе. Перед заполнением элемента трубопровода этот воздух находится во всей кольцевой полости. При подаче жидкости в трубопроводы для жидкости она выходит через отверстие в кольцевую полость, причем сначала через это отверстие может также выходить воздух, находящийся в кольцевой полости. Если трубопровод наполнен жидкостью настолько, что она доходит до отверстия, то находящийся в кольцевой полости воздух уже не может выходить, так как корпус герметично соединен с трубопроводом. Этот заключенный в кольцевой полости воздух образует сжимаемую среду. Благодаря такому выполнению возможно очень экономичное изготовление элемента трубопровода. Кроме того, не происходит загрязнения жидкости сжимаемой средой.
В другом предпочтительном варианте выполнения сжимаемая среда представляет собой вспененный материал, в частности вспененный материал с закрытыми порами. Кольцевая полость может быть полностью заполнена вспененным материалом. Под действием давления вспененный материал сжимается и, таким образом, снижается давление в трубопроводе для жидкости. При этом жидкость не впитывается материалом с закрытыми порами. Благодаря этому можно относительно хорошо установить сжимаемость среды.
В следующем предпочтительном варианте выполнения сжимаемая среда имеет упругую емкость, в которой заключена сжимаемая текучая среда, в частности воздух. Эта емкость расположена в кольцевой полости. При возрастании давления в трубопроводе для жидкости оно передается через отверстие на упругую емкость, которая вследствие этого сжимается и давление в трубопроводе для жидкости уменьшается.
Корпус предпочтительно выполнен в виде кольцевой втулки, а осевые границы выполнены в виде кольцевых фланцев. При необходимости кольцевые фланцы неразъемно соединены с трубопроводом для жидкости, в частности они могут быть выполнены как одно целое с этим трубопроводом. Кольцевую втулку сравнительно просто изготовить. При этом периферийная поверхность кольцевой втулки полностью замкнута, т.е. является герметичной. Уплотнение кольцевых фланцев относительно трубопровода для жидкости достигается посредством неразъемного соединения фланцев с трубопроводом или даже выполнения их как одно целое. Втулка может быть насажена на кольцевые фланцы с натягом, посредством чего уже достается достаточная герметичность. Это имеет место, в частности, если кольцевые фланцы или кольцевая втулка выполнены из относительно мягкого материала.
Между корпусом и кольцевыми фланцами предпочтительно установлены уплотнительные элементы, что обеспечивает герметичное соединение между ними.
Отверстие может быть выполнено в виде кольцевого зазора. Таким образом, трубопровод для жидкости состоит из двух частей, разделенных кольцевым зазором. Эти части удерживаются вместе при помощи корпуса. При необходимости могут быть предусмотрены дополнительные средства, предотвращающие извлечение элементов трубопровода из корпуса в осевом направлении. Выполнить кольцевой зазор сравнительно просто, например, трубопровод для жидкости можно разрезать между обоими кольцевым фланцами и затем закрепить в корпусе.
В другом предпочтительном варианте выполнения предусмотрено три, четыре или большее количество отверстий, которые выполнены в трубопроводе для жидкости на одинаковой высоте в осевом направлении и при необходимости равномерно распределены по периферии этого трубопровода. Благодаря наличию нескольких отверстий можно создать в общей сложности относительно большое проходное сечение для втекания жидкости в кольцевую полость, без необходимости разрезать трубопровод для жидкости. Поскольку эти отверстия расположены на одинаковой высоте и равномерно распределены по периферии трубопровода, независимо от положения обеспечивается равномерное наполнение кольцевой полости жидкостью. Таким образом, в кольцевой полости всегда находится одинаковое количество воздуха. При наличии четырех отверстий два из них расположены диаметрально противоположно.
Трубопровод для жидкости по меньшей мере на одном конце предпочтительно имеет участок с геометрией, подходящей для соединения, в частности, вставной участок. В этом случае элемент трубопровода можно сравнительно просто соединить с другими элементами трубопровода. Участок с подходящей для соединения геометрией может выступать в осевом направлении из корпуса. Оба конца трубопровода для жидкости могут быть выполнены одинаковыми. Если оба конца трубопровода для жидкости выполнены в виде вставных участков, выступающих из корпуса в осевом направлении, то элемент трубопровода может применяться в качестве соединительного элемента между двумя шлангами. При этом концы шлангов просто насаживают на вставные участки и при необходимости фиксируют хомутами для шланга. Это упрощает выполнение элемента трубопровода.
Более подробно изобретение описано на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на чертеж, изображающий поперечный разрез элемента трубопровода.
Элемент 1 трубопровода содержит трубопровод 2 для жидкости и корпус 3, окружающий его по типу кольца. Между корпусом 3 и трубопроводом 2 для жидкости образована кольцевая полость 4, ограниченная в осевом направлении кольцевыми фланцами 5, 6. Кольцевые фланцы 5, 6 выполнены как одно целое с трубопроводом 2 для жидкости.
Корпус 3 выполнен в виде кольцевой втулки и, таким образом, имеет полностью замкнутую периферийную поверхность. Между кольцевыми фланцами 5, 6 и корпусом 3 установлены кольцевые уплотнительные элементы 7, 8.
Трубопровод 2 проходит в осевом направлении через корпус 3 и выступает из него с обеих сторон примерно на одинаковое расстояние. В данном варианте выполнения эти выступающие части трубопровода 2 имеют одинаково выполненные участки 9, 10 с геометрией, подходящей для соединения. Эти соединительные участки 9, 10 выполнены в виде вставных участков, которые могут быть вставлены в концы шлангов. Корпус 3 насажен в осевом направлении на трубопровод 2 для жидкости, а между кольцевым фланцем 5 и корпусом 3 расположено пружинное стопорное кольцо 11, которое обеспечивает соединение с фрикционным замыканием между корпусом 3 и трубопроводом 2 для жидкости. Корпус 3 на одной торцевой стороне снабжен выступающим внутрь фланцем, который служит в качестве ограничителя вдвигания и в показанном собранном состоянии прилегает к наружному торцу кольцевого фланца 5. Благодаря этому достигается точное положение корпуса 3 относительно трубопровода 2 для жидкости. Снятие корпуса 3 с трубопровода возможно тоже только в одном направлении. Поэтому непреднамеренная перестановка невозможна.
Трубопровод 2 для жидкости снабжен четырьмя отверстиями 13, соединяющими его внутреннее пространство 14 с кольцевой полостью 4. Все отверстия 13 расположены на одной и той же высоте в осевом направлении относительно трубопровода 2 и находятся на расстоянии от кольцевых фланцев 5, 6, образующих осевые границы кольцевой полости 4. Таким образом, независимо от положения элемента 1 трубопровода, кольцевая полость 4 не может полностью заполниться жидкостью, поступающей в нее из внутреннего пространства 14 через отверстия 13.
При поставке внутреннее пространство 14 и кольцевая полость 4 заполнены воздухом. Если элемент 1 трубопровода используют в трубопроводе и заполняют жидкостью, то жидкость из внутреннего пространства 14 через отверстия 13 поступает в кольцевую полость 4. До тех пор, пока отверстия 13 еще не полностью закрыты жидкостью, находящийся в кольцевой полости 4, через них может выходить воздух. Разумеется, полное удаление воздуха, заключенного в кольцевой полости, невозможно. То есть, воздух остается в кольцевой полости 4 между герметичным соединением корпуса 3 с трубопроводом 2 и жидкостью, находящейся в этом трубопроводе 2.
Когда жидкость начинает замерзать, ее объем увеличивается. Так как воздух, находящийся в кольцевой полости 4, представляет собой сжимаемую среду, то через отверстия 13 может происходить выравнивание давления при сжатии воздуха. Благодаря этому уменьшается воздействие давления на элемент 1 трубопровода, вызванное замерзанием жидкости.
В данном варианте выполнения в качестве сжимаемой среды используется воздух, находящийся в корпусе. В дополнение или вместо воздуха могут также применяться вспененный материал или упругая заполненная газом емкость, или, например, структура на основе резины, которые расположены в кольцевой полости 4. Благодаря этому тоже можно избежать опасного повышения давления в элементе 1 трубопровода вследствие замерзания жидкости, текущей через элемент 1 трубопровода.
Соединительные участки на концах трубопровода 2 для жидкости могут иметь другую геометрию. Также не обязательно, чтобы корпус был короче в осевом направлении, чем трубопровод для жидкости. Например, корпус может выступать за концевой участок с геометрией, пригодной для соединения, и таким образом защищать его от воздействий окружающей среды.
Количество отверстий может быть другим, например, их может быть три или пять. Вместо отверстий может быть предусмотрен кольцевой зазор. При этом, разумеется, необходима фиксация положения частей трубопровода в корпусе в осевом направлении.
Благодаря выполнению элемента трубопровода согласно изобретению, между трубопроводом для жидкости и корпусом образована герметичная кольцевая полость, которая служит для выравнивания давления в случае, когда жидкость в трубопроводе 2 замерзает. В результате уменьшается воздействие на элемент трубопровода давления, вызванного замерзанием жидкости, и оно остается в некритичном диапазоне, так что нет угрозы повреждения элемента трубопровода. Также предотвращается повреждение соседних элементов.