СОЕДИНИТЕЛЬ
CONNECTOR

Настоящее изобретение относится к соединителю, содержащему корпус, имеющий приемное пространство, соединительный патрубок и канал, соединяющий приемное пространство и соединительный патрубок, причем внутри канала предусмотрена нагревательная зона.
Изобретение описано ниже на основе проточного трубопровода, используемого для транспортировки мочевины от запасного бака к месту потребления. Мочевина используется в дизельных двигателях для уменьшения выбросов угарных газов.
Соединение между проточным трубопроводом и запасным баком, а также соединение между проточным трубопроводом и местом потребления часто выполняют с помощью соединителя указанного выше типа. Соединитель такого типа может также использоваться для соединения друг с другом нескольких частей трубопровода. Соединитель содержит соединительный патрубок, на который может быть надет трубопровод, например, шланг или труба. На противоположном конце предусмотрено приемное пространство, в котором может быть введен патрубок запасного бака или патрубок места потребления. Между приемным пространством и соединительным патрубком предусмотрен канал для обеспечения возможности прохождения текучей среды через соединитель.
Для обеспечения нагревания соединительный патрубок имеет нагревательную зону, в которой расположен нагревательный элемент, который также проходит через трубопровод и который в случае необходимости обеспечивает нагревание находящейся в указанных элементах жидкости. Однако часто существует потребность в выведении нагревательного элемента из соединителя для создания необходимых соединений энергоснабжения, как правило, являющихся электрическими соединениями.
Известен соединитель, содержащий корпус, имеющий приемное пространство, соединительный патрубок и канал, соединяющий приемное пространство и соединительный патрубок, причем внутри канала предусмотрена нагревательная зона (см., например, ЕР 1070642 А2, опубл. 24.01.2001).
Мочевина теряет свои реологические свойства при температуре примерно -11°. Существуют предписания, которые регламентируют, в каком временном интервале жидкость, содержащая мочевину, должна разморозиться для ее использования в транспортном средстве. Чем дольше длится процесс размораживания, тем дольше выбрасываются угарные газы в окружающую среду. Слабым местом при размораживании трубопровода с соединителем указанного типа является объем жидкости в соединителе. Относительно сложно расположить нагревательный элемент таким образом, чтобы он нагревал непосредственно указанный объем жидкости.
Задачей изобретения является обеспечение быстрого нагревания проточного трубопровода при помощи соединителя.
Данная задача решается с помощью того, что соединитель содержит теплопроводный элемент, часть которого расположена в канале, а другая часть в приемном пространстве.
В предложенном соединителе тепло отбирается из нагревательной зоны и передается в приемное пространство при помощи теплопроводного элемента. Теплопроводный элемент должен быть в состоянии обеспечить передачу тепла с возможно меньшими потерями. При этом нет необходимости в том, чтобы теплопроводный элемент мог сам производить тепло. Благодаря этому обеспечивается простота конструкции теплопроводного элемента и соединителя, содержащего теплопроводный элемент указанного типа, поскольку теплопроводный элемент не нуждается в соединениях, через которые можно, например, подводить электроэнергию.
В приемном пространстве может быть расположено уплотнительное устройство, через которое проходит теплопроводный элемент. Указанное уплотнительное устройство используется для образования плотного соединения между соединителем и патрубком, вводимым в приемное пространство. Если теплопроводный элемент проходит через уплотнительное устройство, то тем самым также обеспечивается прохождение теплопроводного элемента в патрубок. При наличии соединения между соединителем и патрубком теплопроводный элемент также проходит в патрубок и может, соответственно, нагревать находящуюся в патрубке жидкость.
Предпочтительно теплопроводный элемент имеет крепежную часть, проходящую в канал. Крепежная часть используется для крепления теплопроводного элемента в корпусе. Кроме того, указанный элемент закрепляется в канале.
Предпочтительно теплопроводный элемент вдоль своей длины имеет внешний размер, максимальное значение которого равно внутреннему размеру канала. Во многих случаях внутренний размер канала соответствует внутреннему размеру патрубка. Соответственно на основе этого выбора размеров можно легко надеть патрубок на теплопроводный элемент при введении патрубка во внутреннее пространство.
Предпочтительно теплопроводный элемент удерживается с зажимом в канале. Тем самым теплопроводный элемент удовлетворительно закреплен в корпусе. При этом нет необходимости в дополнительных крепежных средствах.
Предпочтительно теплопроводный элемент имеет теплоотдающую часть, выполненную в виде цилиндрической втулки, окружающей внутреннее пространство. При этом цилиндрическая втулка может быть выполнена по меньшей мере частично в виде кругового цилиндра, однако возможны любые другие формы поперечного сечения. Посредством цилиндрической втулки обеспечивается возможность отвода тепла в двух направлениях во внутреннее пространство, а именно в радиально внешнем и в радиально внутреннем направлениях. Тем самым простым образом можно обеспечить большую поверхность, через которую может проходить тепло.
Предпочтительно теплопроводный элемент имеет по меньшей мере одну пластину, направленную во внутреннее пространство. Указанная пластина образует дополнительную поверхность, через которую может проходить тепло от теплопроводного элемента к жидкости.
Предпочтительно цилиндрическая втулка имеет продольный паз. Через этот паз жидкость может проходить из внутреннего пространства наружу или снаружи во внутреннее пространство в зависимости от направления потока жидкости. Таким образом, цилиндрическая втулка не образует никакой помехи для жидкости в радиальном направлении. При этом жидкость может легко находиться снаружи и внутри цилиндрической втулки, что улучшает передачу тепла к жидкости.
Предпочтительно указанная пластина прилегает к краю патрубка. Другими словами, пластина отходит от края паза и проходит во внутренне пространство, обеспечивая простое выполнение теплопроводного элемента.
Предпочтительно теплопроводный элемент выполнен из металла, в частности из алюминия, меди или латуни. Металл является относительно хорошим проводником тепла. Можно выбрать металл таким образом, чтобы он хорошо совмещался с нагреваемой жидкостью. Теплопроводный элемент также может быть выполнен из нескольких металлов, например, теплопроводный элемент может быть выполнен многослойным или с покрытием. Например, можно использовать посеребренную медь.
Предпочтительно в нагревательной зоне расположен нагревательный элемент, с которым теплопроводный элемент находится в тепловом контакте. Это обеспечивает улучшение теплопередачи. В любом случае теплопроводный элемент может принимать тепло от нагревательного элемента в том месте, где он находится в тепловом контакте с нагревательным элементом, при этом, как правило, температура нагревательного элемента выше температуры жидкости в нагревательной зоне на некотором удалении от нагревательного элемента. Это обеспечивает улучшение переноса тепла от нагревательного элемента далее во внутреннее пространство.
При этом предпочтительно теплопроводный элемент соединен с нагревательным элементом с помощью зажимного соединения. При зажимном соединении теплопроводного элемента с нагревательным элементом теплопроводный элемент прилегает с определенным зажимом к нагревательному элементу. Это обеспечивает улучшение передачи тепла между нагревательным и теплопроводным элементами.
Предпочтительно в канале расположен наклонный элемент, по которому нагревательный элемент выходит из канала, причем теплопроводный элемент имеет углубление, в котором размещен наклонный элемент. Тем самым теплопроводный элемент может быть расположен в некоторой степени вокруг наклонного элемента, так что он, несмотря на наличие наклонного элемента, может быть введен относительно глубоко в канал и предпочтительно соединен с нагревательным элементом с зажимом.
Предпочтительно корпус содержит подвижный фиксирующий элемент, а теплопроводный элемент проходит в область, в которой расположен фиксирующий элемент. Фиксирующий элемент служит для закрепления указанного патрубка во внутреннем пространстве и его освобождения при необходимости после перемещения фиксирующего элемента, так что соединитель может быть удален из патрубка. Поскольку фиксирующий элемент воздействует на патрубок, обеспечивается возможность прохождения теплопроводного элемента внутрь патрубка, когда он проходит в область, в которой расположен фиксирующий элемент. Таким образом, можно обеспечить нагревание внутреннего пространства патрубка также тогда, когда уплотнительное устройство расположено в другом местоположении, а теплопроводный элемент не проходит в область указанного уплотнительного устройства. При наличии фиксирующего элемента указанного типа, например, невозможно расположить нагревательное устройство, например, нагревательную проволоку, на корпусе снаружи для нагревания приемного пространства.
Изобретение описано ниже на основе предпочтительного варианта выполнения со ссылками на чертежи. На чертежах
Фиг. 1 изображает схематичный продольный разрез соединителя с присоединенной трубой без теплопроводного элемента, который не показан для ясности чертежа;
Фиг. 2 изображает разрез по линии II-II на фиг. 1 с теплопроводным элементом; и
Фиг. 3 изображает вид теплопроводного элемента в аксонометрии.
На фиг. 1 для пояснения показан продольный разрез нагреваемого проточного трубопровода 1, содержащего соединитель 2 и трубу 3. Труба 3 является эластичной и может быть выполнена из экструдированного полимерного материала или из шланга. Ниже выражение «труба» включает в себя понятие «шланг».
Труба 3 надета на соединительный патрубок 4 соединителя 2 и уплотнена кольцом 5. Соединительный патрубок 4 на своей внешней стороне имеет ступенчатый профиль. В случае необходимости труба 3 может быть закреплена на соединительном патрубке 4 с помощью зажимного элемента, например, с помощью хомута для шланга (не показан) или подобного элемента.
Соединительный патрубок 4 является частью корпуса 6. Корпус 6 имеет приемное пространство 7, в которое может быть введен патрубок (не показан) запасного бака, патрубок места потребления или другого проточного трубопровода. Для фиксации указанного патрубка корпус 6 имеет в области приемного пространства 7 фиксирующий элемент 8, выполненный с возможностью перемещения параллельно продольной оси 9 соединителя 1, то есть в аксиальном направлении.
Кроме того, корпус 6 имеет канал 10, обеспечивающий соединение друг с другом приемного пространства 7 и патрубка 4.
Как можно видеть на фиг.1, в свободном поперечном сечении трубы 3 расположено нагревательное средство 11, показанное пунктирными линиями. В данном случае средство 11 выполнено в виде эластичного нагревательного стержня, который содержит по меньшей мере один нагревательный элемент, заделанный в экструдированный полимерный материал. Предпочтительно предусмотрены два нагревательных элемента, соединенные друг с другом на удаленном от соединителя 2 конце, так что электрическое соединение необходимо только на одном конце средства 11. Хотя нагревательное средство 11 выполнено упругим и гибким, однако оно имеет некоторую жесткость, так что средство 11 может быть вставлено в патрубок 4, когда труба 3 (с находящимся в ней нагревательным средством) надета на патрубок 4.
Нагревательное средство 11 должно быть выведено из соединителя 2 для создания электрических соединений (не показаны подробно), через которые в средство 11 может подаваться необходимая мощность для нагрева. Соответственно, соединитель 2 имеет выходной канал 12 для нагревательного средства, чья продольная ось 13 проходит под углом α к продольной оси 9 соединителя 2. Угол α превышает 0° и предпочтительно лежит в пределах от 20° до 80°.
Выходной канал 12 расположен в патрубке 14, расположенном под углом α к продольной оси 9 соединителя 2. В патрубке 14 предусмотрено уплотнительное кольцо 15, которое плотно прилегает на средстве 11 и обеспечивает предотвращение выхода жидкости из канала 12. Кольцо 15 удерживается в выходном канале 12 при помощи пробки 16.
В канале 10 расположен наклонный элемент 17, выполненный за одно целое с корпусом 6. Наклонный элемент 17 имеет направляющую поверхность 18, выполненную криволинейной, то есть без изломов. Направляющая поверхность 18 проходит от «нижней стороны» канала 10, то есть от стороны, противоположной выходному каналу 12, до канала 12 и продолжается на его стенке. Таким образом, вершина нагревательного средства 11 может скользить по направляющей поверхности 18, не встречая помех в виде ступеней, изломов, канавок и тому подобных элементов.
Жидкость, находящаяся в канале 10, нагревается в том месте, где в нем расположен нагревательный элемент 11. Эта область также называется «нагревательной зоной». Нагревательная зона проходит в том числе с обеих сторон наклонного элемента 17.
Соединитель 2 содержит теплопроводный элемент 19, увеличенный вид которого в аксонометрии показан на фиг.3.
Для ясности представления указанный теплопроводный элемент не показан на фиг.1. На фиг.2 не изображено нагревательное средство 11.
Теплопроводный элемент 19 выполнен из металла, в частности из металла с хорошей теплопроводностью, такого как алюминий, медь или латунь.
Теплопроводный элемент 19 имеет крепежную часть 20, входящую в канал 10. Крепежная часть 20 удерживается в канале 10 с зажимом.
Кроме того, теплопроводный элемент 19 имеет теплоотдающую часть 21, которой он входит в приемное пространство 7.
Теплопроводный элемент 19 выполнен в целом в виде цилиндрической втулки с внешним диаметром, приблизительно равным внутреннему диаметру канала 10. На чертеже показан теплопроводный элемент 19, имеющий в целом форму кругового цилиндра. Однако поперечное сечение в виде круга не является обязательным, и может быть предусмотрено поперечное сечение другой формы.
Крепежная часть 20 имеет U-образное углубление 22, в котором расположен наклонный элемент 17. Теплопроводный элемент 19 вставлен в канал 10 настолько глубоко, что концевая часть 23 углубления 22 прилегает к наклонному элементу 17, как показано на фиг.2.
Крепежная часть 20 имеет углубление (не показано на фиг.3), диаметрально противоположное углублению 22 и соответствующее внешнему диаметру нагревательного средства 11, так что крепежная часть 20 может быть зажата на нагревательном средстве 11 при помощи указанного углубления. В этом случае элемент 19 находится в тепловом сообщении с нагревательным средством 11, так что тепло от средства 11 может проходить к элементу 19, и при этом элемент 19 передает это тепло в приемное пространство 7.
Теплоотдающая часть 21 имеет стенку 24, окружающую внутреннее пространство 25. Стенка 24 имеет в окружном направлении паз 26, проходящий параллельно продольной оси 9 соединителя 2. Через указанный паз 26 жидкость может проходить из внутреннего пространства 25 в приемное пространство 7 или из приемного пространства 7 во внутренне пространство 25. Кроме того, стенка 24 имеет две пластины 27, 28, отходящие от нее во внутреннее пространство 25 и увеличивающие поверхность части 21.
Указанная форма теплоотдающей части 21 обеспечивает возможность нахождения жидкости как внутри элемента 19, то есть во внутреннем пространстве 25, так и снаружи элемента 19, то есть между элементом 19 и корпусом 6. Если жидкость замерзла и необходимо ее нагреть, то теплопроводный элемент 19 может проводить тепло из нагревательной зоны в приемное пространство и отдавать указанное тепло в радиально внутреннем и в радиально наружном направлениях, так что жидкость может растаять относительно быстро.
В том месте, где крепежная часть 20 переходит в теплоотдающую часть 21, крепежная часть 20 имеет отверстие 29 с торцевой стороны, через которое жидкость из канала 10 может проходить непосредственно в приемное пространство 7. Пространство 7 проходит до суженной части 30 корпуса 6. Как можно видеть на фиг.2, крепежная часть 20 может проходить еще дальше вглубь приемного пространства 7.
В приемном пространстве 7 имеется уплотнительное устройство с двумя кольцами 31, 32, плотно прилегающими к патрубку, если указанный патрубок вставлен в приемное пространство 7. Указанный патрубок не показан для ясности чертежа. Теплопроводный элемент проходит через уплотнительное устройство с двумя кольцами 31, 32, так что обеспечивается прохождение теплопроводного элемента 19 в указанный патрубок.
Теплопроводный элемент 19 проходит в приемное пространство 7 до фиксирующего элемента 8. Поскольку фиксирующий элемент воздействует на область патрубка, удаленную от концевой части патрубка, обеспечивается прохождение теплопроводного элемента 19 в указанный патрубок.