DE102010024554B4

DE102010024554B4 - Tankmodul für einen Flüssigkeitstank

Info

Publication number: DE102010024554B4
Application number: DE201010024554
Authority: DE
Inventors: Robert Fuchs; Jürgen Harr
Original assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: US20130263938A1; US9074610B2; DE102010024554A1; WO2011160836A1

Abstract

Tankmodul zum Einsetzen in einen Öffnungsbereich (4a) eines Tanks (1) zur Bevorratung eines Fluids (2), mit – einem Gehäuse (5), das in einen unteren Teil des Tanks (1) einsetzbar ist und einen Auslassbereich (9) aufweist, – einer Filtereinrichtung (14) zum Filtern des im Tank (1) befindlichen Fluids (2), und – einer an dem Auslassbereich angeordneten Pumpeneinrichtung (15) zum Fördern des Fluids zu dem Auslassbereich (9), wobei – die Pumpeneinrichtung (15) vollständig innerhalb der Filtereinrichtung (14) angeordnet ist, und die Pumpeneinrichtung (15) innerhalb der Filtereinrichtung (14) von dem Fluid (2) durchströmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tankmodul für einen Flüssigkeitstank, und insbesondere für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen.
Durch die Verbrennung eines Brennstoffs in Brennkraftmaschinen liegen in den Abgasen der Verbrennung umweltschädliche Stoffe vor, so dass eine zumindest teilweise Reinigung der Abgase erforderlich ist. Insbesondere bei mit Diesel-Brennstoff betriebenen Fahrzeugen muss durch immer weiter verschärfte gesetzliche Bestimmungen bezüglich der Zusammensetzung der Abgase im Wesentlichen der Anteil an Stickoxiden (NOx) beim normalen Betrieb der Brennkraftmaschine erheblich vermindert werden.
Im Zusammenhang mit dem Betrieb von Diesel-Brennkraftmaschinen ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Minderung des Gehalts an Stickoxiden im Abgas gasförmiges Ammoniak (NH₃) als Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingebracht und mit den Stickoxiden des Abgases reagiert. Hierbei reagiert das gasförmige Ammoniak mit den Stickoxiden des Abgases selektiv zu Stickstoff und Wasser.
Bei der Anwendung im Bereich von Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge wird zur Bereitstellung von Ammoniak eine wässrige Harnstofflösung verwendet, die in einem eigenen Tank in dem Fahrzeug mitgeführt wird. Somit wird die wässrige Harnstofflösung zusätzlich zu dem Brennstoff für die Brennkraftmaschine jedoch in geringerer Menge und in einem separaten Tank bevorratet.
Hinsichtlich eines Betriebs des Fahrzeugs in Verbindung mit der Abgasreinigung mittels der wässrigen Harnstofflösung ist bei winterlichen Temperaturen erheblich unter 0°C zu beachten, dass die wässrige Harnstofflösung bei etwa –11°C ausflockt bzw. gefriert. Der besondere Tank für die wässrige Harnstofflösung bedarf somit einer Heizung, um bei tiefen Temperaturen zumindest einen Teil der im Tank befindlichen Harnstofflösung kurzfristig flüssig zu halten oder zu verflüssigen, so dass ein Einbringen in den Abgasstrom möglich ist.
Bei einer entsprechenden Anordnung des separaten Tanks für das fluide Reduktionsmittel in Form der wässrigen Harnstofflösung besteht für eine entsprechende Entnahme aus dem Tank die Möglichkeit, in Verbindung mit einer Steuerung eines Ventils über ein Gefälle das Fluid auslaufen zu lassen. Es ist in diesem Zusammenhang jedoch schwierig, eine unterbrechungsfreie Zufuhr und auch in ausreichender Menge in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zur Abgasanlage zu gewährleisten.
Zur Entnahme des fluiden Reduktionsmittels kann somit eine Pumpe Verwendung finden, mittels der das Fluid von dem Tank zu der Abgasanlage der Brennkraftmaschine gefördert wird.
In diesem Zusammenhang offenbart die Druckschrift DE 10 2008 001 948 A1 ein modular aufgebautes Reduktionsmittel-Zuführungssystem für eine Brennkraftmaschine, wobei ein Modul des Zuführungssystems von oben in einen Tank eingesetzt wird. Das Modul umfasst eine Pumpeinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass ihr Einlassbereich unterhalb des Pegels eines in dem Tank befindlichen Fluids angeordnet ist. Der Auslassbereich der Pumpeneinrichtung liegt innerhalb eines Filters, das ein eigenes Gehäuse aufweist und auf die Pumpeneinrichtung aufgestülpt ist und diese teilweise umschließt. Das von der Pumpe bewegte Fluid gelangt durch das Filter in ein Entnahmerohr, mittels dessen das Fluid aus dem Tank entnommen werden kann. Am Einlassbereich der Pumpeneinrichtung ist des Weiteren ein Feinfilter angeordnet. Innerhalb des Gehäuses der Pumpeneinrichtung ist eine elektronische Einrichtung vorgesehen zur Steuerung des Betriebs der Pumpeneinrichtung.
Die Druckschrift DE 10 2008 031 052 A1 offenbart eine Kreiselpumpe für ein Fahrzeug, wobei die Kreiselpumpe in einem Pumpenteil und einen Motorteil aufgeteilt ist und sich der Motorteil in einem gegenüber einem zu fördernden Fluid abgedichteten Gehäuse befindet. Das durch den Pumpenteil angesaugte Fluid aus einem Tank gelangt durch ein Filter in den Pumpenteil und von dort zu einem Entnahmerohr. Die gesamte Anordnung ist modulartig aufgebaut und wird in einen Tank für das jeweilige Fluid eingesetzt.
Die Druckschrift DE 10 2008 046 630 A1 offenbart ein modulares Tanksystem für ein Reduktionsmittel mit einem Sumpfelement, wobei das Sumpfelement in einen unteren Teil eines Tanks derart eingesetzt ist, dass der durch das Sumpfelement gebildete Raum den tiefsten Bereich des Tanks bildet, sodass sich dort auch bei einer geringeren Tankfüllung ein Fluid ansammeln kann. Ein von oben in den Tank eingesetztes Entnahmerohr endet in dem Sumpfelement zur Entnahme des Fluids. Mittels des Sumpfelements kann das Entnahmerohr auch mechanisch fixiert werden.
Die Druckschrift DE 10 2008 051 870 A1 offenbart ein Filterelement, das vorgesehen ist, zur Filterung eines Fluids und insbesondere eines Reduktionsmittels zur Eingabe in eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, wobei in dem Filterelement Aussparungen zur Aufnahme von Heizeinrichtungen in der Form von Heizrohren des Kühlmittelkreislaufs der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Das durch den Betrieb der Brennkraftmaschine aufgewärmte Kühlmittel dient somit zum Aufwärmen (oder auch Auftauen) von im Bereich des Filterelements angeordnetem Fluid. Das Filterelement kann an einer günstigen Stelle unabhängig von einem Tank im Kraftfahrzeug angeordnet sein, da lediglich Verbindungen zum Kühlmittelkreislauf und zu den Versorgungsleitungen für das Fluid hergestellt werden müssen.
Die Druckschrift DE 10 2007 050 272 A1 offenbart einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels, wobei an vorbestimmten Stellen in dem Tank, in welchem ein zusätzlicher Innenbehälter vorgesehen ist, das Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstofflösung mittels einer Heizeinrichtung beheizt wird. Die Entnahme der Harnstofflösung geschieht mittels einer entsprechenden Saugleitung und in Verbindung mit einer zugehörigen Rücklaufleitung, die beide in das in einem Sumpf befindliche Reduktionsmittel eintauchen. Eine thermische Kopplung der Rücklaufleitung mit der Heizeinrichtung ist zur positiven Beeinflussung des Auftauens der bei entsprechenden Umgebungsbedingungen gefrorenen wässrigen Harnstofflösung bei tiefen Temperaturen vorgesehen. Die Saugleitung führt zu einem Fördermodul oberhalb des Tanks, wobei das Fördermodul eine Pumpe zum Fördern des Reduktionsmittels aus dem Sumpf aufweist. Das Fördermodul auf der Oberseite des Tanks schließt diesen ab. An der Mündung der Saugleitung in dem Sumpf ist ein Filter angeordnet.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 10 2006 027 487 A1 einen Fahrzeugtank für ein flüssiges Reduktionsmittel (beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung), wobei der Tank mehrere Kammern aufweist und in einer der Kammern in Form eines Innenbehälters eine integrierte elektrische Heizung in Verbindung mit einer Sauleitung zur Entnahme des flüssigen Reduktionsmittels vorgesehen ist. Das flüssige Reduktionsmittel wird durch ein oberhalb des Tanks angeordnetes Fördermodul angesaugt. Insbesondere ist in dem Fördermodul eine Pumpe vorgesehen, und es ist in Verbindung mit einer weiteren Leitung von dem flüssigen Reduktionsmittel zur Pumpe gewährleistet, dass die Pumpe bei einem normalen Betrieb und einer niedrigen Füllhöhe des Reduktionsmittels nicht trocken laufen kann.
Derartige Anordnungen von Tankeinrichtungen zur Bevorratung beispielsweise eines flüssigen Reduktionsmittels mit einer Heizeinrichtung und einer Pumpeinrichtung erfordern einen erheblichen baulichen Aufwand, da eine Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzt werden muss. Die verschiedenen Komponenten der gesamten Anordnung innerhalb und außerhalb des Tanks (insbesondere oberhalb des Tanks) führen zu einem vergrößerten Bauvolumen, so dass eine kompakte Ausführung in Verbindung mit einer erleichterten und damit kostengünstigen Herstellung nicht erreicht werden kann, da besonders der Montageaufwand erheblich ist und den Gegebenheiten eines Einsatzes angepasst werden muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Tankmodul für einen Flüssigkeitstank der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass einerseits die Flüssigkeit in gewünschter Menge und mit einem kontinuierlichen und steuerbaren Volumenstrom entnommen werden kann und andererseits eine kompakte Ausführung und kostengünstige Herstellung gewährleistet sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Tankmodul für einen Tank gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Tankmodul zum Einsetzen in einen Öffnungsbereich eines Tanks zur Bevorratung eines Fluids. Das Tankmodul umfasst ein Gehäuse, das in einen unteren Teil des Tanks einsetzbar ist und einen Auslassbereich aufweist, eine Filtereinrichtung zum Filtern des im Tank befindlichen Fluids, und eine an dem Auslassbereich angeordnete Pumpeneinrichtung zum Fördern des Fluids zu dem Auslassbereich, wobei die Pumpeneinrichtung vollständig innerhalb der Filtereinrichtung angeordnet ist und die Pumpeneinrichtung innerhalb der Filtereinrichtung von dem Fluid durchströmt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine kompakte Bauausführung erreicht werden, da eine in ihren Abmessungen vergleichsweise kleine Pumpe (Pumpeneinrichtung) mit vorzugsweise einem elektrischen Antrieb in Verbindung mit einem Filter im Auslassbereich oder Entnahmebereich des Fluids angeordnet ist. Das aus dem Tank in das Tankmodul einströmende Fluid erreicht die Filtereinrichtung, die ganz um die Pumpeneinrichtung angeordnet ist. Da die Pumpeneinrichtung innerhalb der Filtereinrichtung von dem Fluid durchströmt wird, steht somit die Pumpeneinrichtung in gutem Kontakt mit dem Fluid, so dass im Falle des Erfordernisses eines Aufheizens des Fluids die beim Betrieb der Pumpeneinrichtung frei werdende Abwärme zur Aufheizung des Fluids verwendet werden kann. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, die Abwärme zumindest einer Magnetspule der Pumpeneinrichtung durch das Fluid aufzunehmen, so dass im normalen Betrieb der Pumpeneinrichtung durch das die Magnetspule umströmende Fluid eine ausreichende und kontinuierliche Kühlung der Pumpeneinrichtung erreicht wird.
Mit der Anordnung der Pumpeneinrichtung in der Filtereinrichtung kann das Tankmodul sehr kompakt ausgeführt werden, wobei insbesondere die Fertigung vereinfacht wird, da ein Montageaufwand innerhalb des Tanks nach dem Einsetzen des Tankmoduls in eine Öffnung des Tanks sowie auch oberhalb des Tanks nicht mehr erforderlich ist. Das Modul kann vollständig und funktionsfähig außerhalb des Tanks hinsichtlich seiner Einzelteile hergestellt und als ein Modul in seiner Gesamtheit montiert werden. Es kann somit ohne weitere Nacharbeit das Tankmodul als Ganzes in den Tank eingesetzt werden. Das funktionsfähige Modul kann dabei im Wesentlichen als ganze Einheit auf einfache Weise und außerhalb des Tanks geprüft werden.
Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben
Bei dem Tankmodul kann die Pumpeneinrichtung eine elektromagnetisch angetriebene Pumpe sein.
Es kann ferner die Pumpeneinrichtung zumindest eine Magnetspule aufweisen, und es kann die zumindest eine Magnetspule von Fluid umströmt werden, wobei die Abwärme der zumindest einen Magnetspule dem Fluid zugeführt werden kann.
Die zumindest eine Magnetspule der Pumpeneinrichtung kann Anschlussleitungen aufweisen, die flüssigkeitsdicht aus einem Fluidbereich des Gehäuses herausgeführt werden. Es können auch die Anschlussleitungen mit einer in einem Teil des Gehäuses liegenden Steuerungseinheit verbunden sein. Das Tankmodul kann ferner eine Ventileinrichtung aufweisen, die zwischen der Pumpeneinrichtung und dem Auslaufbereich angeordnet ist.
Des Weiteren kann bei dem Tankmodul die Filtereinrichtung die Pumpeneinrichtung ganz oder zumindest teilweise umschließen.
Das Tankmodul kann ferner eine in dem Gehäuse benachbart zu der Filtereinrichtung angeordnete Heizeinrichtung aufweisen zum Aufheizen oder Auftauen des Fluids in der Umgebung der Filtereinrichtung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Gesamtdarstellung in Form einer Teil-Schnittansicht eines Tanks zur Bevorratung eines Fluids, in den das Tankmodul gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist,
2 eine schematische und teilweise Schnittansicht des in den Tank eingesetzten Tankmoduls mit Funktionsbereichen, und
3 eine Schnittansicht der Darstellung gemäß 2 mit weiteren Einzelheiten des Tankmoduls.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
1 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht einen Tank 1 in einer allgemeinen Anordnung, wie er beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder in einer sonstigen Einrichtung, wie einer Industriemaschine oder dergleichen angeordnet sein kann, und wobei in dem Tank ein Fluid, wie beispielsweise ein Brennstoff oder ein fluides Reduktionsmittel zur Entnahme bevorratet werden kann.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich beispielhaft auf die Anordnung des Tanks 1 zur Bevorratung eines Fluids und speziell eines fluiden Reduktionsmittels, wie beispielswiese einer flüssigen Harnstofflösung, wobei die vorliegende Erfindung jedoch hierauf nicht festgelegt ist und das erfindungsgemäße Tankmodul in beliebigen Behältern oder Tanks verwendet werden kann, ungeachtet dessen, welche Art eines Fluids in dem jeweiligen Behälter oder Tank bevorratet wird.
Der Tank 1 ist gemäß der Darstellung in 1 ganz oder teilweise mit dem Fluid 2 gefüllt. Der Tank 1 weist somit hinsichtlich des Fluids 2 einen bestimmten Füllstand auf. Das Fluid 2 weist im Allgemeinen einen Füllstand auf, der höher ist als die Höhe des Tankmoduls 3, so dass zumindest das Tankmodul 3 vollständig vom Fluid umströmt und sich Fluid 2 im Inneren des Tankmoduls 3 befindet. Das Fluid befindet sich somit in einem Fluidbereich des Tankmoduls 3.
Das Tankmodul 3 ist gemäß der Darstellung in 1 in den Tank 1 eingesetzt und befindet sich im Wesentlichen im unteren Teil des Tanks 1. Vorzugsweise ist das Tankmodul in eine zumindest teilweise ebene Bodenfläche bzw. ein Bodenelement 4 des Tanks 1 von unten eingesetzt und in entsprechender Weise befestigt. Das Tankmodul 3 ist gegenüber dem Tank 1 bzw. de Bodenelement 4 gegen austretendes Fluids 2 abgedichtet. Eine Einsetzöffnung 4a in dem Bodenelement 4 ist somit derart ausgebildet, dass vorbestimmte Dichtelemente zwischen dem Bodenelement 4 und dem Tankmodul 3 angeordnet werden können. Im eingesetzten Zustand liegt ein Flanschbereich 5a an dem Bodenelement 4 an und ist entsprechend abgedichtet und befestigt. Die Dichtungs- und Befestigungselemente sind zur Vereinfachung der Darstellung in den Figuren nicht im Einzelnenn gezeigt.
2 zeigt eine schematische und vereinfachte Darstellung des Tankmoduls 3, das in eine Öffnung in dem Bodenelement 4 eingesetzt ist, wobei das Tankmodul 3 einzelne nachstehend noch beschriebene Funktionselemente aufweist.
Gemäß den 1 und 2 weißt das Tankmodul 3 ein im Wesentlichen oben offenes und somit annähernd topfförmiges Gehäuse 5 auf, das zumindest teilweise zylindrisch ausgeführt ist und eine umlaufende Seitenwand 6 aufweist. In der umlaufenden Seitenwand 6 befindet sich zumindest eine Strömungsöffnung 7, durch die das Fluid 2 in das Innere des Gehäuses 5 des Tankmoduls 3 strömen kann. Dies ist dann wichtig, wenn der Flüssigkeitspegel des Fluids 2 niedriger ist als die Höhe des Gehäuses 5 bzw. der Seitenwand 6 des Tankmoduls 3. Vorzugsweise sind mehrere Strömungsöffnungen 7 vorgesehen.
Innerhalb des Gehäuses 5 ist des Weiteren eine Heizeinrichtung 8 angeordnet, mittels der das Fluid 2 gezielt in Abhängigkeit von der Temperatur des Fluids oder einer Umgebungstemperatur aufgewärmt werden kann, so dass chemische und/oder physikalische Veränderungen des Fluids 2 weitgehend vermieden werden können. Insbesondere kann mittels der Heizeinrichtung 8 ein Fluid, das bei tiefen Umgebungstemperaturen fest wird oder ausflockt, wieder verflüssigt (aufgetaut) werden.
Gemäß den 1 und 2 ist in dem in den Figuren angegebenen unteren Teil des Gehäuses 5 ein Auslaufbereich 9 vorgesehen, über den das Fluid 2 aus dem Tankmodul 3 und damit aus dem Tank 1 ausströmen und entnommen werden kann. An dem Auslaufbereich 9 kann ein Auslaufrohr 10 oder ein entsprechender Auslaufschlauch angeordnet werden. Über den Auslaufbereich 9 und das Auslaufrohr 10 sowie weitere Rohr- oder Schlauchverbindungen kann das Fluid 2 an einen Verbrauchspunkt gebracht werden. Beispielsweise kann im Falle eines fluiden Reduktionsmittels dieses der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine zugeführt werden.
In der Nähe des Auslaufbereichs 9 ist vorzugsweise in einem getrennten eigenen Gehäuse als (separater) Teil des Gehäuses 5 eine Steuerungseinheit 11 angeordnet, in der beispielsweise Elektronikbauteile zur Durchführung der entsprechenden Steuerungsaufgaben auf einer Leiterplatte 11a oder Platine angeordnet sein können. Die Heizeinrichtung 8 ist beispielsweise mit der Steuerungseinheit 11 verbunden, so dass der Heizeinrichtung 8 über die Steuerungseinheit 11 eine entsprechende elektrische Energie oder Leistung zugeführt werden kann. Die Zufuhr der elektrischen Leistung kann dabei in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen erfolgen und durch die Steuerungseinheit 11 gezielt gesteuert oder geregelt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung sind Anschlußleitungen zur Heizeinrichtung 8 in der nachstehend noch beschriebenen 3 gezeigt.
Zum Erfassen von Umgebungsbedingungen, und insbesondere der Temperatur sowohl des Fluids 2 als auch der Umgebung des Tanks 1 sind Temperatursensoren 12 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in 2 ist beispielsweise zumindest ein Temperatursensor 12 oder auch eine Mehrzahl von Temperatursensoren 12 vorgesehen, die entsprechende Erfassungsergebnisse an die Steuerungseinheit 11 übermitteln, so dass eine temperaturabhängige Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung 8 möglich ist. Bei einer Mehrzahl von Temperatursensoren könne diese an unterschiedlichen Stellen im Tankmodul 3 oder im Tank 1 sowie auch außerhalb des Tanks 1 angeordnet sein.
Es kann des Weiteren die Heizleistung auch zusätzlich in Abhängigkeit von dem Füllstand des Fluids 2 gesteuert werden, wobei eine (nicht gezeigte) Sensoreinrichtung in dem Gehäuse 5 des Tankmoduls 3 angeordnet sein kann, mittels der die tatsächliche Füllmenge an Fluid 2 in dem Tank 1 erfasst wird. Hierzu werden im Allgemeinen ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger in Kombination angeordnet, und es kann die Füllhöhe bestimmt werden, wobei in Verbindung mit bekannten Abmessungen des Tanks 1 aus der Füllhöhe auf die Füllmenge des Tanks 1 geschlossen werden kann. Diese Erfassungssignale können ebenfalls der Steuerungseinheit 11 zugeführt werden.
Weitere (nicht gezeigte) Einrichtungen können ebenfalls mit der Steuerungseinheit 11 verbunden sein, wobei insbesondere über Anschlussleitungen 13 die Steuerungseinheit 11 mit einer nicht gezeigten außerhalb angeordneten zentralen Steuerungseinrichtung verbunden sein kann.
Der Auslaufbereich 9 bzw. eine entsprechende Auslassöffnung ist vorzugsweise in der Mitte des unteren Teils des Gehäuses 5 angeordnet, und in der Nähe des Auslaufbereichs 9 ist eine Filtereinrichtung 14 angeordnet, mittels der das durch den Auslaufbereich 9 bei einer Entnahme strömende Fluid 2 hinsichtlich möglicher Verunreinigungen gefiltert wird, so dass lediglich dem Verbrauchsort gereinigtes Fluid 2 zugeführt werden kann.
Innerhalb der Filtereinrichtung 14 ist über dem Auslassbereich 9 im unteren Teil des Gehäuses 5 eine Pumpeneinrichtung 15 angeordnet, mittels der in Abhängigkeit von einer entsprechenden Steuerung das Fluid 2 in vorbestimmter Menge dem Tank 1 entnommen werden kann. Die nachstehend noch im Einzelnen beschriebene Pumpeneinrichtung 15 kann als eine elektrisch angetriebene Pumpe oder elektromagnetisch angetriebene Pumpe ausgebildet und mit der Steuerungseinheit 11 über entsprechende Verbindungs- oder Anschlussleitungen 15a verbunden sein. In entsprechend gesteuerter Weise kann somit durch die Steuerungseinheit 11 der Pumpeneinrichtung 15 eine elektrische Leistung zugeführt werden, so dass die Pumpleistung in Abhängigkeit von weiteren Kriterien, wie einem Bedarf an Fluid 2 an der Verbrauchsstelle gesteuert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung der Pumpeneinrichtung innerhalb der Filtereinrichtung 14 festgelegt, vielmehr kann auch eine entsprechend ausgebildete Filtereinrichtung 14 in dem Auslaufbereich 9 in Strömungsrichtung bei der Entnahme des Fluids nach der Pumpeneinrichtung 15 angeordnet werden, oder es kann die Filtereinrichtung aufgeteilt sein in eine erste Filtereinrichtung für grobe Verunreinigungen und eine zweite Filtereinrichtung (die in Strömungsrichtung nach der Pumpeneinrichtung 15 vorgesehen sein kann) für feinerer Verunreinigungen.
Die Pumpeneinrichtung 15 befindet sich zumindest teilweise in der Filtereinrichtung 14 und wird im Wesentlichen von der Filtereinrichtung 14 umschlossen, d. h. die Filtereinrichtung 14 umgibt die Pumpeneinrichtung 15 zumindest teilweise, jedoch so, dass der Pumpeneinrichtung nur gefiltertes Fluid 2 zugeführt wird. Befindet sich beispielsweise die Pumpeneinrichtung 15 an einem Seitenbereich der Filtereinrichtung 14 und bildet somit einen Randbereich derselben, so sind die jeweiligen aneinander anliegenden Grenzbereiche der Filtereinrichtung 14 und der Pumpeneinrichtung 15 derart ausgestaltet, dass eine Abdichtung des Fluid 2 erreicht wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Anordnung beschrieben, bei der sich in vorteilhafter Weise die Pumpeneinrichtung 15 innerhalb der Filtereinrichtung 14 im Auslaufbereich 9 des Tankmoduls 3 befindet und somit die Filtereinrichtung 14 die Pumpeneinrichtung 15 vollständig umgibt.
Es wird zur weiteren Beschreibung der Anordnung und der Wirkungsweise der Pumpeneinrichtung 15 auf 3 verwiesen, die in Form einer schematischen teilweisen Schnittdarstellung die Anordnung der vorstehend beschriebenen Elemente und Komponenten im Tankmodul 3 zeigt.
In dem Gehäuse 5 des Tankmoduls 3 ist bei der in 3 veranschaulichten Anordnung die Heizeinrichtung 8 an einer Seite im Gehäuse 5, beispielsweise in der Nähe einer der Strömungsöffnungen 7 in der Seitenwand 6 angeordnet. Das Fluid 2, insbesondere bei sehr tiefen Umgebungstemperaturen, kann mittels der Heizeinrichtung 8 in entsprechender Weise aufgewärmt oder auch aufgetaut werden. Das Fluid 2 kann über die im Wesentlichen zylindrische oder quaderförmige Anordnung der Filtereinrichtung 14 in das Innere derselben strömen, wobei im Inneren der Filtereinrichtung 14 die Pumpeneinrichtung 15 angeordnet ist. Die Pumpeneinrichtung 15 ist über dem Auslaufbereich 9 oder in dessen Nähe positioniert, so dass bei dem Betrieb der Pumpeneinrichtung 15 das Fluid 2 über den Auslaufbereich 9 und das Auslaufrohr 10 entnommen werden kann. Im Auslaufbereich 9 zwischen der Pumpeneinrichtung 15 und dem Auslaufrohr 10 ist eine Ventileinrichtung 16 angeordnet, mittels der eine Durchströmung des Auslaufbereichs 9 durch das Fluid 2 in gesteuerter Weise vermindert oder beendet werden kann.
Die Ventileinrichtung 16 kann hierbei als ein elektromagnetisches Ventil mit steuerbarer Betätigung, oder auch einfach als ein federbelastetes Ventil ausgebildet sein, dessen Ruheposition die geschlossene Ventilstellung ist.
Die Pumpeneinrichtung 15 umfasst im Einzelnen zumindest eine oder mehrere Magnetspulen 17, die ausgebildet sind zur Erzeugung eines Magnetfelds, mittels dessen ein im Inneren der Pumpeneinrichtung 15 angeordneter Kolben 18 bewegt werden kann. Eine Federeinrichtung 19 kann den Kolben 18 in eine Vorzugsposition bringen, und es kann der Kolben 18 mittels des durch die zumindest eine Magnetspule 17 erzeugten Magnetfelds entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 19 bewegt werden.
Die zumindest eine Magnetspule 17 ist mit der Steuerungseinheit 11 verbunden und wird in gesteuerter oder geregelter Weise mit einer entsprechenden elektrischen Leistung zur Erzeugung der Pumpenwirkung versorgt. Die Anschlußleitungen 15a der zumindest einen Magnetspule 17 werden innerhalb des Gehäuses 5 von dem Bereich innerhalb der Ventileinrichtung 16 zu dem separaten Gehäuseteil der Steuerungseinheit 11 geleitet, wobei eine entsprechende Durchführung 20 von dem Bereich in der Filtereinrichtung 14 (d. h. dem Fluidbereich des Tankmoduls 3) zu der Steuerungseinheit 11 in dem separaten Gehäuseteil vorgesehen ist und die Anschlussleitungen 15a in abgedichteter Weise durchgeführt werden. Die Abdichtung gegen durchströmendes Fluid 2 kann mittels einer entsprechenden elastischen Abdichtmasse oder auch beispielsweise mittels eines O-Rings 21 erfolgen.
Der Kolben 18 der Pumpeneinrichtung 15 bewegt sich in einer Kolbenführung 22, innerhalb der in Verbindung mit den gesamten Abmessungen des Kolbens 18 und den Eigenschaften der Federeinrichtung 19 der Hubraum 23 bzw. das Fördervolumen der Pumpeneinrichtung 15 bestimmt wird. In der Kolbenführung 22 sind entsprechende Einlassöffnungen 24 angeordnet, über die das Fluid 2 in den Hubraum 23 der Pumpeneinrichtung 15 strömen kann.
Bei dem Betrieb der Pumpeneinrichtung 15 strömt somit Fluid 2 aus dem Tank 1 in das Gehäuse 5 durch die Strömungsöffnungen 7 und wird in Abhängigkeit von dem Bedarf und den Umgebungstemperaturen durch die Heizeinrichtung 8 aufgewärmt. Das Fluid 2 strömt durch die Filtereinrichtung 14 in das Innere der Filtereinrichtung 14 und somit in die Pumpeneinrichtung 15. Insbesondere strömt das Fluid 2 über die Einlassöffnungen 24 in den Hubraum 23 der Pumpeneinrichtung 15, so dass die entsprechende Fluidmenge bei dem Betrieb der Pumpeneinrichtung 15 gefördert wird. Hierbei strömt die Fördermenge des Fluids 2 über die Ventileinrichtung 16 im Auslaufbereich 9 über das Auslaufrohr 10 zu dem Verbrauchsort.
Die vorstehend beschriebene und in 3 veranschaulichte Anordnung führt zu betrieblichen Vorteilen und einer erleichterten Herstellung, insbesondere einer vereinfachten Montage der beteiligten Komponenten des Tankmoduls 3.
Hinsichtlich der betrieblichen Vorteile weist die vorstehend beschriebene Anordnung einen relativ einfachen Aufbau auf. Die Pumpeneinrichtung 15 umfasst die zumindest eine Magnetspule 17, die vorzugsweise mittels eines Kunststoffs oder eines Harzes vergossen ist, so dass einerseits eine mechanische Stabilität und andererseits eine elektrische Isolierung gewährleistet sind. Die Vergussmasse für die zumindest eine Magnetspule 17 ist beständig gegenüber den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Fluids 2. Das Fluid 2 kann, soweit konstruktiv möglich, die zumindest eine Magnetspule 17 umströmen. Die bei dem Betrieb der zumindest einen Magnetspule 17 entstehende Wärme kann somit an das im Inneren der Pumpeneinrichtung 15 befindliche Fluid 2 abgegeben werden, so dass auch die Abwärme der zumindest einen Magnetspule 17 zum Erwärmen des Fluids 2 genutzt werden kann. Des Weiteren folgt durch die Aufnahme der Abwärme der zumindest einen Magnetspule 17 eine ständige Kühlung der Magnetspule 17, ungeachtet der Notwenigkeit eines Aufheizens des Fluids 2, so dass einer Überhitzung der zumindest einen Magnetspule 17 und damit der Pumpeneinrichtung 15 wirksam vorgebeugt wird.
Die zumindest eine Magnetspule 17 kann auf einfache Weise mittels des Harzes vergossen werden, wobei die gesamte Anordnung der Magnetspule 17 bezüglich der Anschlussleitungen 15a einen Verlängerungsteil aufweist, der in der vorstehend beschriebenen Weise aus dem Gehäuse 5 über die Durchführung 20 in den Bereich der Steuerungseinheit 11 in abgedichteter Weise hineinragt. Die Anschlussleitungen 15a sind mit der Steuerungseinrichtung 11 und insbesondere mit einer Leiterplatte 11a oder Platine, auf der Bauelemente der Steuerungseinrichtung 11 angeordnet sind, verbunden. Die weiteren Komponenten der Pumpeneinrichtung 15 sind im Wesentlichen von dem Fluid 2 umströmt.
Hinsichtlich einer vereinfachten Fertigung kann nach dem Einsetzen der Pumpeneinrichtung 15 die Filtereinrichtung 14 darüber angeordnet werden. Die vorzugsweise zylindrisch ausgeführte Filtereinrichtung 14 kann somit auf einfache Weise über die Pumpeneinrichtung 15 gestülpt werden. Mittels der in der Nachbarschaft zur Filtereinrichtung 14 angeordneten Heizeinrichtung 8 kann der Bereich um die Heizeinrichtung 8 sowie der Bereich innerhalb der Filtereinrichtung 14 und der Pumpeneinrichtung 15 entsprechend aufgeheizt werden, wobei zusätzlich eine Aufheizung des Fluids 2 im Inneren der Pumpeneinrichtung 15 durch die Abwärme der zumindest einen Magnetspule 17 erfolgt. Das unmittelbar die zumindest eine Magnetspule 17 umströmende Fluid 2 gelangt somit in einen guten Kontakt zu der eine entsprechende Abwärme erzeugenden Magnetspule 17, so dass ein guter Wärmeübergang sowohl zum Aufheizen des Fluids 2 als auch zum Kühlen der zumindest einen Magnetspule 17 gewährleistet ist.
Die vorstehend beschriebene Anordnung des Tankmoduls 3 kann somit auf sehr einfache Weise gefertigt und vormontiert werden, so dass weitere Montagearbeiten nach dem Einsetzten des Tankmoduls 3 in den Tank 1 unmittelbar an dem Tank 1 oder an dem Tankmodul 3 nicht mehr erforderlich sind. Der getrennte Gehäuseteil unterhalb des Gehäuses 5 und im Wesentlichen außerhalb des Tanks 1 in der eingesetzten Position des Tankmoduls 3 (zur Aufnahme der Steuerungseinheit 11) kann durch ein Deckelelement 5b abgedeckt werden. Da in vorstehend beschriebener Weise in Verbindung mit der Durchführung 20 die Anschlussleitungen 15a der zumindest einen Magnetspule 17 flüssigkeitsdicht durch die Durchführung 20 (d. h. aus dem Fluidbereich des Gehäuses 5) geführt werden, kann mit dem Deckelelement 5b auf einfache Weise der Bereich der Steuerungseinheit 11 verschlossen werden. Über das abnehmbare Deckelelement 5b ist die Leiterplatte oder Baugruppe der Steuerungseinheit 11 auf einfache Weise zugänglich und zusätzlich von allen Seiten flüssigkeitsdicht und somit geschützt angeordnet.
In der Steuerungseinrichtung 11 vorgesehene und speziell auf der Leiterplatte 11a angeordnete Halbleiterbauelemente können an der unteren Bodenfläche des Tankmoduls 3 anliegen und auf diese Weise ihre Abwärme beim Betrieb über die Bodenfläche an das darüber befindliche Fluid 2 abgeben, so dass eine Kühlung der Halbleiterbauelemente gewährleistet ist und weitere Wärme zur Aufheizung des Fluids 2 zugeführt werden kann.
Das Tankmodul 3 gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit in Verbindung mit einer wirtschaftlichen Fertigung bis auf weitere Anschlusse an dem Auslaufrohr 10 und den erforderlichen Verbindungen der Anschlußleitungen 13 von der Steuerungseinheit 11 zu einer externen Steuerungsvorrichtung vollständig vormontiert und in diesem Zustand als ganze Einheit geprüft werden, so dass danach das im Wesentlichen topfförmige Gehäuse 5 als letzter Arbeitsgang in den Tank 1 eingesetzt werden kann. Wie es in den Figuren dargestellt ist, kann der Flanschbereich 5a des Gehäuses 5 an dem Bodenelement 4 des Tanks 1 anliegen und an der Verbindungsstelle zwischen dem Flanschbereich 5a und der Bodenfläche 4 abgedichtet sein, so dass kein Fluid 2 in unerwünschter Weise austreten kann.
Es kann das Gehäuse 5 des Tankmoduls 3 nach dem Einsetzen in den Tank 1 mit diesem verschweißt oder verklebt werden, sofern dies im Hinblick auf die verwendeten Materialien und die Beschaffenheit der jeweiligen Oberflächen möglich ist. Dies kann zu einer erheblichen Vereinfachung der Fertigung führen, da mit einem vergleichsweise geringen Aufwand die Teile miteinander verbunden werden können. Des Weiteren ist das Tankmodul 3 nach einem Verschweißen oder Verkleben mechanisch sicher mit dem Tank 1 und somit dauerhaft und zuverlässig verbunden, so dass diese Verbindungen auch den erhöhten Beanspruchungen in industriellen Anwendungen oder beispielsweise bei dem Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit starken Vibrationen entsprechen kann.
Im vorliegenden Beispiel ist der Tank 1 gemäß der Darstellung in 1 als ein im Wesentlichen kastenförmiges Gebilde gezeigt. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht festgelegt, da das erfindungsgemäße Tankmodul 3 in einen Tank 1 mit einer beliebigen Form eingesetzt werden kann, vorausgesetzt dass der Tank 1 in seinem unteren Bereich eine entsprechende Öffnung (beispielsweise den Öffnungsbereich 4a) aufweist und sich das Tankmodul 3 im Wesentlichen in einem unteren Teil des jeweiligen Tanks 1 befindet und die Zuströmung von Fluid 2 in dem Tank 1 zu dem Tankmodul 3 gewährleistet ist. Ferner kann der Tank 1 weitere nicht gezeigte Öffnungen aufweisen, beispielsweise zum Befüllen des Tanks 1 mit Fluid 2.
Es kann auf diese Weise ein sehr kompakt ausgeführtes und leicht austauschbares Tankmodul 3 gewonnen werden, bei welchem Wartung, Reparatur und Ersatz auch im Hinblick auf den technischen Fortschritt relativ leicht möglich sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung einer Kolbenpumpe als Pumpeneinrichtung 15 beschränkt, vielmehr können auch Strömungspumpen mit rotierenden Elementen Verwendung finden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben.
Für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, dass die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß den beschriebenen Figuren und die für die jeweiligen Bauteile und Komponenten verwendeten Bezugszeichen in den Figuren und der Beschreibung sowie die beispielhaften Angaben nicht einschränkend auszulegen sind.
Auch sind die in den einzelnen Figuren angegebenen Formen und Proportionen für ein besseres Verständnis schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Erfindung ist auf die angegebenen Darstellungen und insbesondere die Dimensionen und Formen nicht beschränkt. Vielmehr werden als zur Erfindung gehörig sämtliche Ausführungsformen und Varianten angesehen, die unter die beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims

Tankmodul zum Einsetzen in einen Öffnungsbereich (4a) eines Tanks (1) zur Bevorratung eines Fluids (2), mit – einem Gehäuse (5), das in einen unteren Teil des Tanks (1) einsetzbar ist und einen Auslassbereich (9) aufweist, – einer Filtereinrichtung (14) zum Filtern des im Tank (1) befindlichen Fluids (2), und – einer an dem Auslassbereich angeordneten Pumpeneinrichtung (15) zum Fördern des Fluids zu dem Auslassbereich (9), wobei – die Pumpeneinrichtung (15) vollständig innerhalb der Filtereinrichtung (14) angeordnet ist, und die Pumpeneinrichtung (15) innerhalb der Filtereinrichtung (14) von dem Fluid (2) durchströmt wird.
Tankmodul nach Anspruch 1, wobei die Pumpeneinrichtung (15) eine elektromagnetisch angetriebene Pumpe ist.
Tankmodul nach einem der Anspruch 1 oder 2, wobei die Pumpeneinrichtung (15) zumindest eine Magnetspule (17) aufweist, und die zumindest eine Magnetspule (17) von Fluid umströmt wird, wobei die Abwärme der zumindest einen Magnetspule (17) dem Fluid (2) zugeführt wird.
Tankmodul nach Anspruch 3, wobei die zumindest eine Magnetspule (17) Anschlussleitungen (15a) aufweist, die flüssigkeitsdicht aus einem Fluidbereich des Gehäuses (5) herausgeführt werden.
Tankmodul nach Anspruch 4, wobei die Anschlussleitungen (15a) mit einer in einem Teil des Gehäuses (5) liegenden Steuerungseinheit (11) verbunden sind.
Tankmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einer Ventileinrichtung (16), die zwischen der Pumpeneinrichtung (15) und dem Auslaufbereich (9) angeordnet ist.
Tankmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Filtereinrichtung (14) die Pumpeneinrichtung (15) ganz umschließt.
Tankmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einer in dem Gehäuse (5) benachbart zu der Filtereinrichtung (14) angeordneten Heizeinrichtung (8) zum Aufheizen oder Auftauen des Fluids (2) in der Umgebung der Filtereinrichtung (14).