多層電加熱介質管線的制作方法

多層電加熱介質管線的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種多層電加熱介質管線（1），包括耐介性的內層（2），設置有至少兩個導體或加熱導體（30、31）的加熱層（4），和外層（5）；介質管線（1）的各層（2、4、5）為單層或多層，導體或加熱導體（30、31）被嵌入加熱層（4、4a、4b）并在介質管線（1）的長度方向上于徑向和/或軸向上的規定位置中進行纏繞。
【專利說明】多層電加熱介質管線
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多層電加熱介質管線，其具有耐介性內層、設有至少兩個導體的加熱層、和外層，以及一種制造上述多層電加熱介質管線的方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中已知有電加熱介質管線及其制造方法。特別是在汽車中，設置有大量的介質管線，主要用來傳導液體介質。上述介質管線在低溫下易凍結，因此它們帶有加熱元件。連接元件用于連接至少兩根介質管線、或連接一根介質管線和一個集合體(aggregate)。在管線中流動的介質通常具有相對較高的冰點，甚至在較高的環境溫度下也易于凍結，這會對其操作性產生負面影響，甚至導致嚴重故障。在介質為尿素水溶液的管線中這種現象特別明顯，這里尿素水溶液被用做具有所謂的SCR (selective catalyticreduct ion )催化劑的柴油弓I擎中的氮氧化物(NOx )反應添加劑。介質管的加熱層用于加熱介質管，該加熱層為通過其電阻來產生熱的塑料層，且導體為觸腳或為電阻加熱導體，因此能夠加熱、或作為熱導體而向加熱層傳熱。
[0003]例如，專利文獻W02010/080890A1公開一種電加熱柔性液體管線，具有細長的柔性管身，其包括電阻加熱設備。液體流通通路被電阻加熱設備圍繞。在實施例的一個變形例中，產生熱的電流通通路由管身上的、圍繞液體流通通路的電線形成，在多處跨越兩條供電線路。在實施例的另一個變形例中，產生熱的液體流通通路包含由管身內的導電聚合物構成、并包圍液體流通通路的層。整個管體由導電聚合物組成，或者在兩個絕緣層之間設置聚合物層。供電線路通過電連接器和電源相連，該電連接器可設置在管身的同一端、或相反端，或沿著管身設置。
[0004]專利文獻DE202005004602U1公開一種電線嵌入在液體管線護套中的可加熱液體管線。這里，流過液體的塑料管道形成最內層，被導電聚合物的中間層所包圍，該導電聚合物的電阻具有正溫度特性(PTC)、并有電線嵌入中間層，由絕緣材料組成的外層由在外側包圍管線。中間層為具有導電性顆粒的熱塑性聚合物，以被擠出成形到最內層上的PTC聚合物層形式存在。
[0005]專利文獻EP2201229B1公開一種制造用于輸送尿素水溶液的管線系統的方法，該管線系統具有流體管線，該流體管線具有被加熱導體包裹的部分。管線系統的該部分還包括在該部分覆蓋加熱導體的聚合物材料護套。在在該部分沿著整個長度被加熱導體包裹之前，聚合物材料層包裹該部分的、已由加熱導體包裹的區域，直到該部分沿至少長度的一部分被聚合物材料層包裹，從而形成圍繞該部分并覆蓋加熱導體的護套。該聚合物材料層由擠出成形來制造。
[0006]從專利文獻DE3730580C1可知一種電加熱管，在管道的護套中嵌入有電極，并在護套與管道之間設有形成管壁的均勻的導電層。導電層由聚合物基質和煙灰(soot)、或石墨構成，電極由銅絲或導電塑料構成。
[0007]因此需要提供一種具有較高接觸性的多層電加熱介質管線，并在制造過程中具有較高自動化性能、因此能夠優化該介質管線的制造工序。

【發明內容】

[0008]為滿足上述目的，提供一種根據權利要求1前序部分的多層電加熱介質管線，其中，在介質管線的長度方向上，導體或加熱導體纏繞并嵌入加熱層內徑向和/或軸向的規定位置。為滿足上述目的，還提供一種制造多層電加熱介質管線的方法，包括制造單層或多層的內層，在該內層設置加熱層的第一層，用于在介質管線管壁的規定位置設置導體或加熱導體，在加熱層的第一層設置至少兩個導體或加熱導體；再設置加熱層的第二層，其中加熱層的第二層中嵌入有導體或加熱導體，在加熱層的第二層或加熱層的至少大于第一層的層設置單層或多層的外層；或者制造單層或多層的內層，在該內層設置作為單層或多層的層的加熱層，局部加熱該加熱層或將其整體加熱至部分熔融；以線圈的方式、沿介質管線長度延伸方向，將至少兩個導體或加熱導體嵌入上述被熔融的加熱層，在加熱層上設置有單層或多層的外層；又或者制造單層或多層的內層，在該內層設置單層或多層的加熱層，再在該加熱層設置單層或多層的外層；加熱至少兩個導體或加熱導體，并先于或后于設置該外層，將導體或加熱導體從加熱層或外層的各自的外側引入加熱層，至規定深度。本發明進一步的技術方案在從屬權利要求中進行限定。
[0009]通過該方式制造多層電加熱介質管線，由于預設并限定嵌入加熱層的導體或加熱導體的位置，因此該多層電加熱介質管線能夠更容易接觸并實現與用于連接介質管和集合體的連接元件的連接。預設導體或加熱導體的徑向和/或軸向位置，指的是，以一種預定的方式，并以相對介質管線的長軸預先固定的螺距，將導體或加熱導體相對于加熱層明確設置在期望的徑向和/或軸向位置。用材料層(加熱層和/或外層的又一層)覆蓋導體或加熱導體后，導體或加熱導體的位置已知、并基于制造參數而被明確限定，由于該位置在嵌入導體或加熱導體時被指定，因此其能夠被確定。因此導體或加熱導體的位置并不像現有技術的介質管線那樣是隨機的，而是在制造中通過具體參數而在軸向上和/或徑向上被明確限定。
[0010]特別是，由于導體或加熱導體在加熱層中的徑向位置被預先設定，因此不再受介質管線其他層的公差的影響，即，在加熱層中的導體或加熱導體的位置是明確的。因此可以制造無限長的介質管線，再將其切斷成所需長度并直接連接。工序時間比現有的連接工序短。比如，可通過僅移除所需窗口內的外層而連接電導體或加熱導體。外層可沿介質管線的切線方向移除，或沿深度方向，沿介質管線的徑向移除，或沿介質管的長度方向的軸向，或沿圍繞介質管線的環形移除。導體或加熱導體可被連接而形成材料帶，并且/或由熔融來連接。用于連接介質管線與另一條介質管線或集合體的連接元件或連接部可在用于連接的末端上進行射出成形，或者介質管可在其端部與流體和/或電連接部一起被包覆成形。
[0011]因此，僅通過在導體或加熱導體之上的介質管線外側的方向上軟化材質層而露出小窗口，并將各個導線或接頭焊接至導體或加熱導體，即可進行導體或加熱導體的連接。由于導體或加熱導體的徑向和軸向位置是已知的，因此僅露出沿介質管線的長軸和徑向定義的小窗口進行連接即可。由于在要被連接的導體或加熱導體上的層被移除，因此介質管線外層的公差不影響連接工序，這樣由于知道導體或加熱導體位置，因此知道要在哪個位置點形成窗口。[0012]由于知道導體或加熱導體的位置，與現有的介質管線相比，連接簡單而性能提高，因為導體或加熱導體僅需要在小區域(窗口)暴露，而在介質管線的其余部分的壁上依然受到保護。
[0013]原則上，可以將帶有焊料、已加熱的觸頭，從介質管線的外側、通過壁推至導體或加熱導體，直接進行焊接，由于壁層被加熱而變軟，觸頭可以穿過。由于導體或加熱導體的位置已知，因此窗口可以維持在最小的尺寸，即，大致等于熱觸頭的直徑。使用窗口技術來代替現有的大區域暴露技術來連接導體或加熱導體，能夠縮短工序時間、或快速地進行用于將導體或加熱導體連接于電源的電插頭的連接。
[0014]優選在加熱層和內層之間設置防護層，比如激光不透過型防護層，或者設置從導體或加熱導體的最內層開始沿內層方向的防護層，該防護層保護內層免于變軟并損壞。防護層也可以設置于介質管線的其他層之間。或者可以在介質管線的外側設置防護層。
[0015]由于導體或加熱導體在加熱層中的位置確定，可以在介質管線管壁中或沿介質管線管壁的規定區域內進行有針對性的、局部的、也更集中的加熱，這里，例如，導體或加熱導體可以緊鄰內層和/或外層設置、和/或設置在內外層之間的一個或多個位置。隨所選擇的位置和區域內導體或加熱導體的數量，在介質管線中流過的介質能夠被更快地加熱。特別是在有多個+/_導體或加熱導體層的情況下，各個導體可以被連接或斷開，以提供對介質管的加熱操作的附加控制。由于加熱層最好越薄越好，比如低于1_，從而使管壁厚度與現有的介質管線相比不因使用了多個導體或加熱導體的層而增加太多。導體或加熱導體可以分散或相交的方式設置在介質管線管壁的圓周。選擇性地連接和斷開單個導體或加熱導體可以在后續安裝過程中選擇性地加熱介質管線的所需區域。
[0016]呈線圈狀的導體或加熱導體的間距(螺距)可以沿介質管線的長軸方向變化。這意味著導體或加熱導體的間距可以沿介質管線的長軸方向在區段上有所變化。知道導體或加熱導體的軸向位置有助于快速連接。
[0017]由于導體或加熱導體沿介質管線呈線圈狀纏繞，因此介質管線可以彎曲成一定形狀而導體或加熱導體的位置不會改變并導致介質管線壁中產生裂紋。纏繞的線圈還可在介質管線彎曲時消除導體或加熱導體的應力，保護管線免于破損。此外，由于纏繞的線圈(軸向位置)，不僅保證導體或加熱導體在介質管線壁中處于確定徑向位置，而且即使對于介質管線的未明確定義的部分，也可以容易地安置導體或加熱導體以進行連接。作為導體的纏繞線圈的變形例，也可以將其設置成與介質管線的長軸平行，這里，導體或加熱導體優選具有長軸上的可擴展性，以便在介質管線被彎曲變形時不會破損，或不會從塑料材料中或嵌入處脫離。
[0018]電導體或加熱導體最好以大間距纏繞，特別是以20?150mm的間距纏繞在由內層形成的介質管線周圍，以便于介質管線彎曲成形。與與不這樣纏繞導體或加熱導體相比，可以將彎曲介質管線彎曲成形為小的曲率半徑，因此可以適應各種安裝空間。
[0019]由于導體或加熱導體設置在加熱層內的規定位置，當存在管線可能破損時，可快速定位破損點，這是因為加熱層中的導體或加熱導體的位置，因此故障位置，能夠從外部確定，例如，通過電壓或電阻測量。
[0020]優選導體或加熱導體設置有涂層，但沒有包封絕緣層，即，沒有塑料護套。如果導體或加熱導體被嵌入導熱層，則上述結構是可能的。涂層用作防腐蝕層，例如防止與介質管線中流過的、諸如尿素水溶液等的介質的滲透性接觸，或者可以是金屬涂層，尤其是鎳或錫涂層，特別是具有I?3 的涂層厚度。例如，導體或加熱導體可以由具有鎳涂層的銅材料構成。從成本上考慮，鎳涂層也是特別優選的，錫涂層雖然在抗腐蝕方面比鎳涂層效果更好，但比鎳涂層昂貴。厚度為I?3pm的金屬涂層足以產生良好的抗腐蝕保護作用。理論上，也可以設置更厚的涂層，但不經濟且在熱輸出方面效率低。具有涂層的導體或加熱導體通過涂層進行接觸/連接，特別是通過銅導體或銅加熱導體的涂層。
[0021]加熱層可以是導熱或導電層，特別是可以具有至少一種可擠出成形的塑料材料，尤其是PAll和/或PA12。作為導熱層，加熱導體起到加熱導熱層的熱源的作用，將熱量送入導熱層并能夠加熱介質管線中流動的介質，比如尿素水溶液。如果加熱層為導電層，則嵌入的導體起到接觸電極的作用，在其間電流流過導體和絕緣塑料材料，從而加熱傳導層，因此加熱介質管線和其中流動的介質。使用可擠出成形的塑料材料可以容易地在內層設置加熱層，特別是易于形成多個層，其中導體或加熱導體也可以卷繞成多個層。在加熱層的規定層設置導體或加熱導體可以通過以下簡單的方法實現。先在內層擠出具有給定厚度的層，然后在該第一層上設置導體或加熱導體，再在第一層以及導體或加熱導體上擠出另外一層，然后，根據需要，在第二層上設置導體或加熱導體，然后在上面擠出加熱層的第三層，。通過該方法，可以形成多個具有規定厚度的層，其上分別設置有導體或加熱導體，來形成加熱層。外層可被設置在，特別是被擠出在加熱層的最后一層上。特別適合加熱層的可擠出成形塑料材料為導電物填充的聚氨酯，如PA12或PA11，或者其它可擠出成形材料。塑料材料填充的程度，是導熱層或導電層是否存在的決定性因素。對于導電層的情形，層中的導體顆粒彼此接觸，由此產生導電性。例如,在該層中可以存在I?5%的碳納米管或3?15%的導體煙灰，其中，填充3%的導體煙灰可以形成熱傳導層，填充15%的導體煙灰可以形成導電層。
[0022]單層或多層的內層與介質管線的其他層相比耐介性更強，因此被稱作耐介層。優選單層或多層的內層，或內層的至少一層為防護層，或在加熱層和內層之間設為防護層、特別是激光不透過的層。防護層比如是由含氟聚合物材料，例如全氟乙烯-丙烯塑料(FEP)，全氟烷氧基烷烴(PFA)，乙烯-四氟乙烯(ETFE)，聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物材料中的一種或多種構成，其中PTFE不適于此種內層的擠出成形，因此若使用PTFE，則選擇其他的制造方法，或由聚偏氟乙烯(PVDF)構成，其特別適合與燃料電池結合使用。優選地，內層由以下材料構成，其阻止或防止介質管線的管道中流動的介質、或阻止或防止特別是尿素水溶液一類的介質的成分穿過管壁。若沒有該防護層，不僅介質自身，而且還有諸如NH3水溶液之類的反應產物也會滲擴散過內層并導致導體或加熱導體的損壞。
[0023]外層或包覆層，以及內層可以為靜電導電性和/或絕緣性，其中內層通常不為絕緣性，僅為靜電導電性，這是由于通過在內層中流動的液體的摩擦使內層帶靜電。比如，夕卜
層可包括絕緣發泡外層，比如，氯丁橡膠層，例如Neopren?:成Santropren?的層。這種消
靜電效果已被證明有利于防止當將介質管線與燃料電池結合時通過介質管線的靜電感應而產生的負面影響。這里，內層也可以包括消靜電層，如全氟乙烯-丙烯塑料(FEP)層。例如，在加熱層的最外層重疊注塑來設置外層。具有絕緣效果的外層可以提供保護來防止機械影響、并可能也防止化學影響。
[0024]另外/或者，可以提供外絕緣和/或外保護元件，例如以波紋管的形式，其中在波紋管和介質管線外層之間設置有空氣室作為絕緣層。連接元件或連接部件(contour)可以包括至少一個收容槽，用于收容圍繞介質管線的保護或絕緣元件、或者用于收容例如波紋管等護套。收容槽用于隔熱，并且優選從一個連接元件到另一個來圍繞介質管線設置。為了能夠用連接部件(contour)進行良好的連接，設置這樣的、具有用于連接保護或絕緣元件末端、或護套末端功能的收容槽很有效。如果連接部件(contour)設置在介質管線的末端區域，在介質管線不是無限長的管時，該槽可以直接在成形工序中形成。還可以包括或添加至少一個密封元件，特別是雙成分密封圈。或者，也可以在連接元件上設置單獨的密封元件，比如0環、夾具、或軟管夾等。
[0025]在內層和加熱層之間可以設置至少一個促粘附和/或防護層，特別是由聚合物改性的聚偏氟乙烯均聚物(PVDF)形成的層。該促粘附和/或防護層一方面提供內層和加熱層之間的連接，另一方面防止介質，尤其是介質管線內層中流過的尿素水溶液滲透到加熱層。將內層密封，以防止介質(或部份介質)滲透到加熱層并侵蝕導體或加熱導體。例如，介質管線可以由以下層構成，從內到外可以包括:FEP層、促粘附和/或防護層、也可有PA12層、作為加熱層的另一個被導電材料填充的PA12層、以及作為外層的再一個PA12層，或者絕熱泡沫外層。對于PA12外層，也可以設置一個絕緣和/或保護層，例如保護和絕緣波紋管。
[0026]另外，防護層可以為非層穿透性的防護層，以對用于暴露導體或加熱導體、或移除包覆層做進一步加工的設備或制造裝置的效果進行限制。
[0027]可選擇至少三種不同方法來制造本發明的介質管線，這些方法的區別在于，在第一工序中，至少加熱層中的兩個層彼此相互重疊(擠出)，電導體或加熱導體設置于第一層，并且，如果設置有更多的層，則在每個更多的層上也設置電導體或加熱導體。在第二工序中，單層或多層的加熱層在制造后，被局部加熱，并且在軟化的加熱層上設置或嵌入電導體或加熱導體。使用局部加熱可將至少加熱層的最外層加熱到熔點，或將加熱層加熱到達到其熔點的規定深度。可通過例如燃燒加熱、熱空氣、紅外線輻射或激光束處理來進行加熱。也可以用其他的加熱手段。例如，將要嵌入導體或加熱導體的加熱層或加熱層中的一層在被加工后保持熱狀態，因此不需被另外加熱。優選地，如果溫度超過熔點，可以冷卻加熱層或加熱層的各層，以阻止導體或加熱導體進一步穿入，由此而保證加熱層中的導體或加熱導體的規定和期望的位置。例如，使用PA12，熔化溫度在大約165°C到185°C之間，比如178°C，因此當溫度超過185°C時，可以進行冷卻，比如，自動開始冷卻的工序。為了不超過期待的穿透深度，可以指定一定的燃燒加熱時間或激光束處理時間，或者，當使用被加熱的導體或加熱導體時，可以指定將導體或加熱導體壓進介質管線管壁中的力。另外，可以對一個層進行局部加熱至接近其熔點的層厚度，當用于加熱的能量已經用完時，達到期望的進入層內的穿透深度。這意味著在加熱工序中加熱源所提供的能量被用盡，由于沒有更多的能量，因此不可能超過所需的穿透深度。通過控制主要參數可以精確地到達該穿透深度。
[0028]在第三工序中，電導體或加熱導體被加熱，并通過局部熔化從外側或外層的外側被插入加熱層。通過用被加熱的導體或加熱導體在其上纏繞并通過施加可調節的或指定的牽引力，導體或加熱導體在可指定的時間內穿透進入加熱層并到達所需深度，并由此在所需的軸向和/或徑向位置嵌入加熱層。特別地，為了閉合保護性外層中的、當從外層外側對其纏繞被加熱的導體或加熱導體時所產生的槽，可以從外側對外層進行加熱。另外，可在外層設置另一個保護層，以再次提供機械和化學保護。[0029]如上所述，電導體或加熱導體卷繞為一層或多層，被安置于加熱層的一個或多個層、或被導入/嵌入加熱層中。
[0030]其上設置有導體或加熱導體的加熱層的層可以由熔點比其上層的層熔點高的材料構成。通過該方式，導體或加熱導體隨后導入時，則受到保護以免其穿透深入加熱層超過所需深度。因此通過該方式，也能夠在加熱層中規定導體或加熱導體的位置。
[0031]優選地，如上所述，由于擠出成形成本低，因此至少加熱層的層通過擠出成形而形成。比如，當擠出成形加熱層時，在擠出成形加熱層時，使用具有饋送導體或加熱導體的饋送裝置的擠出頭，將導體或加熱導體一體形成于加熱層中。比如，該導體或加熱導體的饋送裝置中，導體或加熱導體的饋送開口同心地布置于擠出頭的擠出開口。也可以相對于長軸方向進一步在在外側徑向布置，以代替同心布置。優選地，導體或加熱導體的饋送裝置可繞擠出開口旋轉。這使得導體或加熱導體在擠出成形工序中被纏繞。導體或加熱導體的饋送裝置可以例如由馬達來驅動，這樣可以精確地生成纏繞螺距。通過在擠出成形工序中改變排料速度，所生成的層或介質管線的剛性可以通過拉伸而改變。
[0032]由于在規定位置或相對于管道形的介質管線的徑向和/或軸向位置上設置電導體或加熱導體，因此多層介質管線的整個壁的公差鏈被打斷，因此已無意義，這是因為其與確認導體或加熱導體的位置不再相關。只有加熱層的公差域仍然相關，因此可減少需要考慮的公差。
[0033]以下參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1表示本發 明的介質管線的管線部分的剖視圖，其中導體或加熱導體相互成180。角。
[0035]圖2表示在制造過程中的本發明的可電加熱介質管線的未完成實施形態的原理圖的橫向剖視圖。
[0036]圖3表示圖1中的可電加熱介質管線的實施方式的橫向剖視圖。
[0037]圖4表示本發明的可電加熱介質管線的另一實施方式的橫向剖視圖。
[0038]圖5表示本發明的可電加熱介質管線的另一實施方式的剖視圖。
[0039]圖6表不本發明的可電加熱介質管線的另一實施方式的橫向剖視圖。
[0040]圖7表示實施制造本發明的介質管線的本發明的方法的示意框圖。
[0041]附圖標記說明
[0042]I介質管線
[0043]2內層
[0044]2a 第一層
[0045]2b 第二層
[0046]4加熱層
[0047]4a 第一層/最內層
[0048]4b第二層
[0049]4c第三層
[0050]5外層[0051]5a聚酰胺層/外層
[0052]5b氯丁二烯層
[0053]6長軸
[0054]7防護層
[0055]8空氣層
[0056]9管道
[0057]10第一步驟
[0058]11第二步驟
[0059]12第三步驟
[0060]30、31加熱導體
[0061]43加熱層
【具體實施方式】
[0062]圖1表示本發明的可加熱介質管線I的剖視圖。根據本發明，介質管線I為所謂MLT管線(mult1-layer technology)形式的可電加熱的多層塑料管線。該介質管線I包括
與介質管線中的介質接觸的內層2。該介質可以是，例如，AdBlue?,即一種機動車中SCR催化劑系統(SCR=selective catalytic reduction,選擇性催化還原)的高純度還原劑。另外，在燃料電池中，該介質可以是氫(H2)或去離子水。所述內層可以是單層或多層，并且由例如聚氟乙烯或脂肪族聚酰胺，尤其是PA12所構成。層厚可以為0.1~0.3mm，原則上也可以選擇其他的層厚。對于其他應用，例如與燃料電池一起使用，內層2還可以包括未圖示的其他防護層，例如由含氟聚合物材料制成的層，或者內層2可完全由上述材料構成，并/或可以包括消靜電材料層。特別優選FEP (全氟乙烯丙烯塑料)、PFA (全氟烷氧基烷烴)、ETFE(乙烯四氟乙烯)和PTFE (聚四氟乙烯)，PVDF (聚偏氟乙烯)。
[0063]根據本發明，介質管線I包括設置有至少兩個導體或加熱導體30、31的加熱層4，和單層或多層的外層5。加熱層4優選為導熱層或導電層。優選由至少一種可擠壓成形的塑料材料構成，特別是PAll (聚酰胺11)和/或PA12 (聚酰胺12)。加熱層43可以具有例如0.3~1.0mm的層厚Sm。該厚度盡可能地薄。
[0064]從圖2至4中可容易看到，導體或加熱導體30、31沿介質管線I的長軸6在長度方向上被纏繞。在該實施方式中設置有兩個導體或加熱導體30、31，其設置在長軸6周圍，相差大約180°。兩個導體或加熱導體30、31沿介質管線I的長軸6具有基本相同的間距，從而形成兩個互不接觸的彼此錯開的螺旋。
[0065]導體或加熱導體30、31優選由帶涂層的(鍍)銅構成，優選不具有電絕緣電線護套的鍍鎳或鍍錫銅線材。特別優選加熱層4的塑料材料中填充有導電成分，如導電的碳粉、金屬粉、碳納米管等，并且導體或加熱導體30、31主要承擔電源功能且具有不同的電勢。填充有導電成分的塑料形成熱源，因為其具有在它和作為電極的電導體之間流過的電流。在本發明的實施方式中，導體或加熱導體30、31可以直接作為熱源，其中導體或加熱導體30、31也可以由根據DIN17470的加熱導體合金或根據DIN17471的電阻合金構成。鎳涂層或錫涂層優選具有I~3pm的層厚。
[0066]優選地，在內層2和加熱層4之間設置有至少一個促粘附和/或防護層7，特別是由聚合物改性的聚偏氟乙烯均聚物(PVDF)形成的層。
[0067]如上所述，在圖3中的本發明的實施方式中，外層5可以為多層，比如具有層5a和/或5b，如絕緣發泡外層，尤其是氯丁二烯橡膠。另外，或進一步(見圖4，其中外層被設置為外聚酰胺層5a)，在例如由PA12形成的波紋管9中設置有空氣絕緣層8。對于某些應用，優選外層5、波紋管9或內層的外側具有消靜電性能。
[0068]外聚酰胺層5a可以是單層或多層，或至少包括另外一層，例如防護層，尤其是消靜電防護層。如果用激光進行燃燒來加熱加熱層4，以將導體或加熱導體30、31置于加熱層4中，則如下所述，優選防護層不能透過激光。
[0069]圖2所示的橫向剖面圖(長度方向剖視)表示制造介質管線I過程中的狀態，其中內層2上已設置加熱層4的第一層4a，并且具有涂層的導體或加熱導體30、31被設置于其上。導體或加熱導體30、31纏繞于第一層4a，其中兩個導體或加熱導體30、31以180°的徑向角度距離平行纏繞。
[0070]包括設置于其上的導體或加熱導體30、31的第一層4a被加熱層4的第二層4b覆蓋，其中，具體地，上述兩層4a、4b被擠出成形。可以在導體或加熱導體30、31上再放置/纏繞一層或兩層加熱層。該工序可被重復數次，直到達到所需加熱層數和導體或加熱導體層數為止，其中導體或加熱導體也可部分為多層形式，以實現更高的輸入介質管線的局部熱量。
[0071]氯丁二烯層5b的外層，如Santropren?或Neopren?層的外層，可以設置到加熱
層4的最后一層上，例如，在圖3中為第二層4b。該外層也可以用于介質管線的機械和/或化學保護。或者，如圖4所示，保持空氣絕緣層8狀態不變，可以將波紋管9加在聚酰胺層5a的外層和波紋管9之間的介質管線I上，作為保護和絕緣性外護套。聚酰胺層5a可以是PAll 或 PA12 層。
[0072]可以在擠出設備的擠出頭放置導體或加熱導體30、31，因此，可以通過擠出成形介質管線的各層，特別是加熱層。導體或加熱導體可以在擠出成形工序中或在擠出成形之后的獨立工序中被導入加熱層。比如，當在擠出成形工序中導入導體或加熱導體時，優選在擠出頭上設置可旋轉部分，用于輸出導體或加熱導體。因此，當同時向被擠出的加熱層安置導體或加熱導體時，易于形成導體或加熱導體的所需的纏繞形態。
[0073]圖5表不介質管線I的另一實施方式，其包括內層2的第一層2a,該第一層2a具有耐介性和/或消電特性。內層2上疊加的第二層2b由聚酰胺構成。第二層2b上設置有第一組導體或加熱導體30、31，其間設置有加熱層4的第一層4a。在第一層4a上設置有第二組導體或加熱導體30、31，其偏離第一組導體或加熱導體30、31設置。加熱層4的第二層4b設置于該第二組導體或加熱導體之間。該第二層4b上設置有第三組導體或加熱導體30,31,。該第三組導體或加熱導體30、31被嵌入或設置于加熱層4的第三層4c。加熱層4的各層4a、4b和4c由聚酰胺，例如導電填充的PA12構成。
[0074]外聚酰胺層5a被設置于加熱層4的第三層4c和導體或加熱導體30、31中或其上面。各層2b、4a、4b和4c包括嵌入其中的導體或加熱導體30、31和層5a，形成牢固的結構。外聚酰胺層5a具有設置于其上的絕緣層，S卩，外層5。外聚酰胺層5a也可以為導電性。三個導體或加熱導體層的單個導體或加熱導體30、31可以被斷開或連接，分別為正性導體和負性導體。因此可選擇性地控制或調節供熱。[0075]圖6表示介質管線I的又一變形例，其中同樣設有耐介性和/或消電層的內層2的的第一層2a，該第一層2a被聚酰胺層形式的內層的第二層2b覆蓋。在第二層2b上設置有加熱層4的第一層4a。導體或加熱導體30、31嵌入第一層4a中或設置在第一層4a之上，并被加熱層4的第二層4b覆蓋，第二層4b被設置在導體或加熱導體30、31之間。加熱層4的第二層4b上疊有外聚酰胺層5a。外聚酰胺層5a被波紋管8包裹作為保護元件，因此形成將空氣絕緣層8。介質管線管壁的結構與圖4中實施方式的管壁結構類似，不同之處在于圖6中的內層由兩層形成。如圖所示，外聚酰胺層5a可以為單層或多層，包括例如一個消靜電防護層。
[0076]圖7中顯示介質管線I的另一制造方法的各個步驟。在第一步驟或第一站10中，制造管線部的單層或多層內層2。接著設置單層或多層的加熱層4。在第二站11或第二步驟中，對管線部分設置有內層2和單層或多層的加熱層4進行局部加熱，比如通過燃燒加熱、紅外線輻射、熱空氣、激光束處理等方式。進行局部加熱至加熱層4或其最外層或其另外的層中的一層的熔點。優選地，加熱層4的最內層4a不被加熱到熔點。如果加熱處理導致加熱層4依然較熱，可以省略步驟或站11中的進一步的加熱工序。
[0077]在第三站或第三步驟12中，導體或加熱導體30、31纏繞于管線部分。因此，導體或加熱導體30、31穿入到加熱層4的熔融層。為了避免導體或加熱導體30、31穿進內層2，加熱層4的最內層4a不被熔融，即，被冷卻從而不發生軟化，因此在需要時允許將導體或加熱導體30、31設置在最內層4a上。
[0078]步驟11和12可以被合并或集成來形成一個步驟。
[0079]在第四步驟、或第四或第三站13中，設置單層或多層的外層5，從而制備至少設置有層2、4和5三個層的介質管線I。
[0080]或者，可以不對加熱層4局部加熱，而設置已經包括內層2、單層或多層的加熱層4和外層5a的管線部分。為在其中嵌入導體或加熱導體30、31，對導體或加熱導體30、31進行加熱并將其纏繞在外聚酰胺層5a的外側，同時施加相對上述管線部分沿徑向向內的力，由此導體和加熱導體30、31穿入加熱層至所需深度，并在此后被置于預定的徑向深度。可以通過加熱外聚酰胺層5a表面來對包含從外側局部導入導體時產生有溝槽的外聚酰胺層5a進行密封，以閉合外聚酰胺層5a。也可選擇設置覆蓋層。
[0081]作為上述方法的變形例，被加熱的導體或加熱導體30、31也可以在設置外聚酰胺層5之前，從外側導入單層或多層加熱層4中。然后外聚酰胺層5a覆蓋加熱層4。可以通過設置氯丁二烯層5b或設置波紋管9來保證針對外側的機械或化學影響的保護或絕緣措施。各變形例均使介質管線具備電絕緣性。
[0082]在上述變形例中，防護層可被設置于全部或各個的介質管線I的單層和多層的層之間。
[0083]如上所述并在附圖中表示的多層電加熱介質管線的各種實施方式，其各個特征可以相互組合，除此之外，還有大量的其他的可行的實施方式，其中，電導體或加熱導體被分別沿介質管線長軸方向纏繞在加熱層上，并位于加熱層中的徑向和/或軸向的規定位置。
【權利要求】
1.一種多層電加熱介質管線(I )，具有 耐介性的內層(2)、 包括有至少兩個導體或加熱導體(30、31)的加熱層(4)，和外層(5)， 其特征在于: 所述介質管線(I)的所述層(2、4、5)為單層或多層結構， 在所述介質管線(I)的長度方向上，所述導體或加熱導體(30、31)纏繞并嵌入加熱層(4、4a、4b)內徑向和/或軸向的規定位置。
2.根據權利要求1所述的介質管線(1)，其特征在于: 所述導體或加熱導體(30、31)具有涂層，且不具有包封絕緣層。
3.根據權利要求2所述的介質管線(I)，其特征在于: 所述涂層為金屬涂層，尤其是鎳涂層或錫涂層，特別是層厚為I~3μπι。
4.根據以上權利要求中任一項的所述的介質管線(1)，其特征在于: 所述加熱層(4)為導熱層或導電層，尤其是由至少一種可擠出成形的塑料材料，特別是由PAll或ΡΑ12所構成。
5.根據以上權利要求中任一項所述的介質管線(I)，其特征在于: 所述單層或多層的內層(2)或內層(2)的至少一個層為防護層，并且/或者在所述加熱層(4)和所述內層(2)之間設置有防護層，尤其是激光不透過型防護層，尤其是由含氟聚合物材料，特別是含氟聚合物材料FEP、PFA、ETFE, PTFE和PVDF當中的一種或多種所形成的防護層。
6.根據以上權利要求中任一項所述的介質管線(1)，其特征在于外層(5b)為消靜電性和/或絕緣性，特別是為絕緣發泡外層，特別是為氯丁二烯層。
7.根據權利要求1~5中任一項所述的介質管線(I)，其特征在于至少設置有一個作為所述介質管線(I)的保護性和絕緣性外護套的波紋管(9)，其中在所述介質管線(I)的外層(5、5a)和所述波紋管(9)之間設置有絕緣性空氣室(8)。
8.根據以上權利要求中任一項所述的介質管線(1)，其特征在于所述內層(2)為消靜電性。
9.根據以上權利要求中任一項所述的介質管線(1)，其特征在于在所述內層(2)和所述加熱層(4)之間設置有至少一個促粘附和/或防護層(7)，特別是由聚合物改性的聚偏氟乙烯均聚物層(PVDF)。
10.一種制造根據以上權利要求中任一項所述的介質管線(I)的方法，其特征在于: 制造單層或多層的所述內層(2)； 在所述內層(2)設置加熱層(4)的第一層(4a)，用來在介質管線管壁的規定位置設置導體或加熱導體(30、31)； 在所述加熱層(4)的該第一層(4a)設置至少兩個導體或加熱導體(30、31)； 設置所述加熱層(4)的第二層(4b)，其中在所述加熱層(4)的第二層(4b)中嵌入有所述導體或加熱導體(30、31);并且 在所述第二層(4b)，或所述加熱層(4)的至少另外一層，設置單層或多層的外層(5)。
11.一種制造根據權利要求1~9中任一項所述的單層或多層的電加熱介質管線(I)的方法，其特征在于:制造單層或多層的內層(2)； 在所述內層(2)設置作為單層或多層的層的加熱層(4)； 局部加熱所述加熱層(4 )，或將所述加熱層(4 )加熱至部分熔融； 以線圈的方式、沿所述介質管線長度延伸方向設置至少兩個導體或加熱導體(30、31);并且 在所述加熱層(I)設置單層或多層的外層(5)。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于: 進行局部加熱，使得至少所述加熱層(4)的最外層(4b)被加熱到熔點，或者所述加熱層(4)被加熱到規定深度、達到其熔點。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其特征在于: 通過燃燒、熱空氣、紅外線輻射或激光束處理來實施加熱。
14.根據權利要求11~13所述的方法，其特征在于: 當超過熔點時，對所述加熱層(4 )或所述加熱層(4 )的各個層(4a)進行冷卻。
15.一種制造根據權利要求1~9中任一項所述的單層或多層的電加熱介質管線(I)的方法，其特征在于: 制造單層或多層的內層(2)， 在所述內層(2)上設置單層或多層的加熱層(4)， 在所述加熱層(4)上設置單層或多層的外層(5)， 加熱至少兩個導體或加熱導體(30、31)，并先于或后于設置所述外層(5)，將所述導體或加熱導體(30、31)從所述加熱層(4)或外層(5)的相應外側引入所述加熱層(4)至規定深度。
16.根據權利要求12~15所述的方法，其特征在于，在其上設置有所述導體或加熱導體(30、31)的所述加熱層(4)的層中包含熔點高于在該層之上的層的熔點的材料。
17.根據權利要求10~16所述的方法，其特征在于至少所述加熱層(4)的層(4a、4b)由擠出成形而設置，并且/或者所述導體或加熱導體(30、31)在所述加熱層(4)的一個或多個層(4a、4b)上被纏繞為一層或多層。
18.一種實施根據權利要求10、11~14、15~17中任一項所述的方法的設備，其特征在于: 所述設備包括至少一個具有導體或加熱導體饋送裝置的擠出頭，用于在擠出成形所述加熱層(4)時將所述導體或加熱導體嵌入，其中所述導體或加熱導體饋送裝置包括與所述擠出頭的擠出開口同心的導體或加熱導體饋送開口，并且所述導體或加熱導體饋送裝置能夠圍繞擠出開口旋轉。
【文檔編號】B32B27/08GK103608170SQ201280030158
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年4月17日 優先權日:2011年4月19日
【發明者】約爾格·韋斯特米爾, 奧特弗里德·施瓦茨科普夫, 托馬斯·舒倫 申請人:福士汽車配套部件責任有限公司