DE102012218598B4

DE102012218598B4 - Verfahren zum Umspritzen einer in einen Reduktionsmittel-Vorratstank einsetzbaren Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE102012218598B4
Application number: DE102012218598.4A
Authority: DE
Inventors: Roland Herwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2032-10-13
Also published as: DE102012218598A1

Abstract

Verfahren zum Umspritzen einer in einen Reduktionsmittel-Vorratstank einsetzbaren Heizvorrichtung (1) mit einem organischen Stoff, insbesondere Kunststoff, zum Schutz vor einem aggressiven Reduktionsmittel, vorzugsweise einer wässrigen Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schenkel (2) oder eine Rippe der Heizvorrichtung (1) beim Umspritzen mittels eines mechanischen Befestigungselementes (3), das den Schenkel (2) oder die Rippe zumindest teilweise umgreift, verdrehsicher im Spritzwerkzeug fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umspritzen einer in einen Reduktionsmittel-Vorratstank einsetzbaren Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aufgrund stetig steigender gesetzlicher Anforderungen an die Emissionswerte von Verbrennungsmotoren werden zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte die Abgase aus Verbrennungsmotoren einer Nachbehandlung unterzogen. Zur Reduzierung des Stickoxidausstosses, insbesondere bei Dieselmotoren, werden Reduktionskatalysatoren eingesetzt, mittels derer die Stickoxid-Emissionen (NOx) deutlich abgesenkt werden können. Bevor die Abgase in den Katalysator gelangen, wird ihnen ein Reduktionsmittel zugeführt, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, welche die Bildung von Ammoniak bewirkt, das wiederum mit den Stickoxiden im nachgeschalteten Katalysator zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert. Die Bevorratung der wässrigen Harnstofflösung erfolgt in einem Vorratstank, der in der Regel derart am Fahrzeug angeordnet, dass das hierin enthaltene Reduktionsmittel den Außentemperaturen ausgesetzt ist. Da die wässrige Harnstofflösung bei Temperaturen unter -11°C gefriert, ist der Vorratstank mit einer Heizvorrichtung ausgestattet, welche ein Einfrieren verhindert bzw. ein Auftauen von bereits gefrorenem Reduktionsmittel bewirken soll. Bei der Heizvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Heizung handein. Besonders vorteilhaft lassen sich bei hohen Temperaturen selbst abregelnde PTC-Heizelemente (Positive Temperature Coefficient), die in einen Trägerkörper integriert sind, als Heizvorrichtung einsetzen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2011 011 367 A1 ist eine Tankheizung bekannt, welche wenigstens ein in einem Metallgehäuse angeordnetes Heizelement umfasst. Das Metallgehäuse ist von einem Kunststoffmantel umgeben, um es vor einem korrosiven Tankinhalt, insbesondere einer Harnstofflösung, zu schützen. Um den Herstellungsaufwand zu verringern, wird in dieser Offenlegungsschrift vorgeschlagen, den Kunststoffmantel durch Pulverbeschichtung herzustellen.
Die DE 10 2006 034 077 A1 beschreibt eine Filtereinrichtung mit einer Heizung und die DE 10 2007 059 848 A1 eine elektrische Anordnung zur Einbringung in einen Flüssigkeitstank.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Ummantelung einer Heizvorrichtung für einen Reduktionsmittel-Vorratstank anzugeben, um diese vor aggressiven Medien zu schützen. Insbesondere soll durch das angegebene Verfahren eine gleichmäßige und durchgehende Ummantelung sichergestellt sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine in einen Reduktionsmittel-Vorratstank einsetzbare Heizvorrichtung mit einem organischen Stoff, insbesondere Kunststoff, zum Schutz vor einem aggressiven Reduktionsmittel, vorzugsweise einer wässrigen Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, umspritzt. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Schenkel oder eine Rippe der Heizvorrichtung beim Umspritzen mittels eines mechanischen Befestigungselementes, das den Schenkel oder die Rippe zumindest teilweise umgreift, verdrehsicher im Spritzwerkzeug fixiert. Die Fixierung verhindert eine Bewegung, insbesondere eine Schwenkbewegung, des Schenkels oder der Rippe und sichert auf diese Weise einen gleichmäßigen Auftrag der Umspritzung auf der Heizvorrichtung.
Die Heizvorrichtung weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, der mehrschenkelig ausgestaltet ist, wobei weiterhin vorzugsweise jeder Schenkel eine nach außen weisende wärmeverteilende Rippe ausbildet. Beim Einsetzen der Heizvorrichtung in ein Spritzwerkzeug gilt es die Schenkel zu fixieren, um insbesondere eine Schwenkbewegung eines Schenkels zu verhindern. Denn beim Spritzgussprozess werden teilweise sehr hohe Spritzgussdrücke eingesetzt. In einer zu umspritzenden Heizvorrichtung sind daher oftmals Haltebohrungen vorgesehen, über welche die Heizvorrichtung im Spritzwerkzeug aufgenommen und gehalten wird. Beim Spritzgussprozess können diese Stellen jedoch nicht nahtfrei geschlossen werden, so dass diese in einem Folgeprozess verschweißt werden müssen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Fixierung mittels eines mechanischen Befestigungselementes, das den Schenkel oder die Rippe zumindest teilweise umgreift und somit selbst Teil der Ummantelung darstellt.
Um eine ausreichende Fixierung zu bewirken, wird bevorzugt das mechanische Befestigungselement über eine Steck-, Klemm- und/oder Rastverbindung mit dem Schenkel oder der Rippe der Heizvorrichtung kraft- und/oder formschlüssig verbunden wird. Vorzugsweise wird ein Klipp oder eine Klammer als mechanisches Befestigungselement verwendet. Die Verbindung eines solchen Befestigungselementes mit einer Heizvorrichtung kann in einfacher Weise werkzeuglos erfolgen.
Vorzugsweise wird ein Befestigungselement aus einem thermoplastischen, weiterhin vorzugsweise zweikomponentenfähigen Kunststoff, beispielsweise Polyamid, verwendet. Bei Verwendung eines zweikomponentenfähigen Kunststoffs kann eine stoffschlüssige Verbindung des Befestigungsmittels und der Umspritzung bewirkt werden, welche vorzugsweise ebenfalls aus Kunstsoff ist.
Besonders bevorzugt wird ein thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, insbesondere HDPE, zum Umspritzen verwendet.
Die stoffschlüssige Verbindung der Kunststoffe des Befestigungselementes und der Umspritzung erfolgt durch Aufbringen eines Primers. Dadurch wird vorzugsweise nicht nur eine stoffschlüssige, sondern ferner eine heliumdichte Verbindung bewirkt.
Als Spritzwerkzeug wird bevorzugt eine Extrudermaschine eingesetzt. Um die Heizvorrichtung im Spritzwerkzeug zusätzlich zu fixieren, kann ferner wenigstens eine Haltebohrung in der Heizvorrichtung vorgesehen sein, die weiterhin bevorzugt nach dem Umspritzen verschweißt wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Heizvorrichtung,
2 einen Teilquerschnitt durch einen Schenkel einer Heizvorrichtung mit einem ersten aufgesteckten Befestigungselement,
3 einen Teilquerschnitt durch einen Schenkel einer Heizvorrichtung mit einem zweiten aufgesteckten Befestigungselement und
4 einen Teilquerschnitt durch einen Schenkel einer Heizvorrichtung mit einem dritten aufgesteckten Befestigungselement.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der 1 ist eine Heizvorrichtung 1 zu entnehmen, die gemäß dem Stand der Technik aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt ist und eine Umspritzung 4 aus einem Kunststoff besitzt. Die Querschnittform der Heizvorrichtung 1 ist in etwa H-förmig, wobei mittig ein weiterer Schenkel 2 zur Verteilung der Wärme angesetzt ist. Die Heizvorrichtung 1 weist drei Haltebohrungen 5 auf, die der Fixierung der Heizvorrichtung 1 in einem Spritzwerkzeug (nicht dargestellt) dienten und nach dem Umspritzen geschlossen werden müssen. Die Haltebohrungen 5 tragen zwar zur Fixierung der Heizvorrichtung 1 in dem Spritzwerkzeug bei, dennoch können sie eine Schwenkbewegung (siehe Pfeile) des mittig angesetzten Schenkels 2 nicht verhindern.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher die Verwendung eines mechanischen Befestigungselementes 3 vor, das außen auf das freie Ende des Schenkels 2 aufgesteckt wird und somit den Schenkel 2 zumindest teilweise umgreift.
Der 2 ist eine erste Ausführungsform eines solchen Befestigungselementes 3 zu entnehmen, das kappenartig ausgebildet ist und endseitig auf den Schenkel 2 aufgesteckt ist.
Die 3 zeigt eine Variante, bei welcher das Befestigungselement 3 die Form einer ringförmigen Klammer besitzt.
Um das Befestigungselement 3 ferner formschlüssig mit dem Schenkel 2 zu verbinden, wird in der 4 eine weitere Ausführungsform eines Befestigungselementes 3 vorgeschlagen. Hier ist das Befestigungselement 3 derart ausgebildet, dass es in eine umlaufende Ausnehmung 6 des Schenkels 2 eingreift und auf diese Weise einen Formschluss bewirkt.
Neben den dargestellten Ausführungsformen eines Befestigungselementes 3 sind weitere Ausgestaltungen möglich, die ebenfalls in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Heizvorrichtung
2: Schenkel
3: Befestigungselement
4: Umspritzung
5: Haltebohrung
6: Ausnehmung

Claims

Verfahren zum Umspritzen einer in einen Reduktionsmittel-Vorratstank einsetzbaren Heizvorrichtung (1) mit einem organischen Stoff, insbesondere Kunststoff, zum Schutz vor einem aggressiven Reduktionsmittel, vorzugsweise einer wässrigen Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schenkel (2) oder eine Rippe der Heizvorrichtung (1) beim Umspritzen mittels eines mechanischen Befestigungselementes (3), das den Schenkel (2) oder die Rippe zumindest teilweise umgreift, verdrehsicher im Spritzwerkzeug fixiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Befestigungselement (3) über eine Steck-, Klemm- und/oder Rastverbindung mit dem Schenkel (2) oder der Rippe der Heizvorrichtung (1) kraft- und/oder formschlüssig verbunden wird, wobei vorzugsweise ein Klipp oder eine Klammer als mechanisches Befestigungselement (3) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungselement (3) aus einem thermoplastischen, vorzugsweise zweikomponentenfähigen Kunststoff, beispielsweise Polyamid, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, insbesondere HDPE, zum Umspritzen verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe des Befestigungselementes (3) und der Umspritzung (4) durch Aufbringen eines Primers stoffschlüssig und heliumdicht verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Extrudermaschine als Spritzwerkzeug eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (1) über wenigstens eine Haltebohrung (5) zusätzlich im Spritzwerkzeug fixiert wird, wobei vorzugsweise die Haltebohrung (5) nach dem Umspritzen verschweißt wird.