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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für einen Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für wässrige Harnstofflösung.
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In der Fahrzeugtechnik wird vermehrt das SCR-Verfahren (Selectiv Catalytic Reduction) angewendet, um bei Dieselfahrzeugen die Stickoxydemission zu senken. Das für die SCR-Reaktion benötigte Ammoniak wird nicht direkt verwendet, sondern in Form einer 32,5%igen wässrigen Harnstofflösung gemäß DIN 700 70. Diese wässrige Harnstofflösung wird von dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang, zum Beispiel mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors, eingespritzt. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak und CO2. Das so erzeuge Ammoniak kann mit den Stickoxyden im Abgas reagieren und so die Stickoxydemission senken. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der Stickoxydemission des Motors und somit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig. Der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators ist dabei davon abhängig, dass die wässrige Harnstofflösung im richtigen Verhältnis zur Stickoxydemission des Motors eingespritzt wird. Bei einer zu geringen Einspritzung von wässriger Harnstofflösung sinkt der Wirkungsgrad der Stickoxydminderung. Wird zuviel Harnstoff eingespritzt, so kann das daraus gebildete Ammoniak nicht mit Stickoxyden reagieren und in die Umgebung gelangen. Es ist somit eine möglichst genaue Förderung von wässriger Harnstofflösung von dem Flüssigkeitsbehälter für die wässrige Harnstofflösung zu dem SCR-Katalysator notwendig, vorzugsweise im Bereich von Millilitern.
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Da der Gefrierpunkt von wässriger Harnstofflösung bei ungefähr –11°C liegt und somit im Einsatzbereich von Kraftfahrzeugen liegt, ist es notwendig, ein Heizelement vorzusehen, so dass eventuell gefrorene Harnstofflösung abgetaut werden kann, so dass die Harnstofflösung in flüssiger Phase, d. h. in wässriger Form vorliegt.
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Die
DE 10 2010 051 072 B4 offenbart einen Flüssigkeitsbehälter für eine wässrige Harnstofflösung mit einem Zwischenspeicher. Im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters sind zwei Filterelemente angeordnet, die über eine Flüssigkeitsleitung und ein erstes Ventil mit einer Flüssigkeitsfördereinheit zur Förderung der Harnstofflösung verbunden sind. In dem Zwischenspeicher ist ferner ein weiteres zweites Filterelement vorgesehen, dass über die Flüssigkeitsleitung mit der Flüssigkeitsfördereinheit fluidverbunden ist. Zum Abtauen der Harnstofflösung ist ferner ein Heizelement zum Abschmelzen beziehungsweise Erhitzen der im Zwischenspeicher befindlichen Flüssigkeit vorgesehen. Der als Schwalltopf ausgebildete Zwischenspeicher wird mittels des um den Zwischenspeicher herum angeordneten Heizelement erwärmt, so dass sich in dem Zwischenspeicher befindliche Flüssigkeit aufgetaut bzw. erwärmt wird, damit dass zweite Filterelement funktionsgemäß arbeiten kann und eine wässrige Harnstofflösung filtrieren kann.
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Bei Inbetriebnahme des aus der
DE 10 2010 051 072 B4 bekannten Flüssigkeitsbehälters wird zuerst die an dem Zwischenspeicher
2 angrenzende Harnstofflösung erhitzt und aufgetaut. Durch Konvektion werden dann der wässrigen Harnstofflösung benachbarte Eisschichten weiter auftauen, so dass nach einer gegebenen Zeit die das zweite Filterelement umgebende Harnstofflösung auch in wässriger Form vorliegt. Daher wird bei einem Kaltstart erst nach einer vorgegebenen Zeit Harnstofflösung in den Abgastrakt injiziert, so dass das Kaltstartverhalten eines mit aus der
DE 10 2010 051 072 B4 bekannten Flüssigkeitsbehälters nicht optimal ist und die Stickstoffkonzentration erst nach der Abtauzeit der Harnstofflösung reduziert werden kann.
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Die
DE 10 2005 037 201 A1 offenbart ein Heizsystem für ein Harnstoff-Versorgungssystem eines Abgasreinigungskatalysators einer Verbrennungskraftmaschine. Das Heizsystem umfasst einen Einsatz, der in einen Vorratstank zum Bevorraten einer wässrigen Harnstofflösung eingesetzt ist. Der Einsatz umfasst einen Auftaubehälter, in dem eine Tankheizung angeordnet ist, die über elektrische Kontakte mit einer Energieversorgungsquelle verbunden ist. Durch die Tankheizung ist eine Ansaugleitung hindurchgeführt, die durch den Auftaubehälter zu einem an der Oberseite des Einsatzes angeordneten Filterbecher führt. In dem Filterbecher ist ein becherartig ausgebildetes Filterelement vorgesehen. In das durch das Filterelement begrenzte Volumen führt eine Verbindungsleitung, die durch eine Pumpe mit einem Unterdruck beaufschlagt werden kann. In dem Gehäusedeckel des Einsatzes ist unterhalb des Filterbechers eine Filterheizung vorgesehen, die in dem Deckel integriert ist. Bei einer eingefrorenen wässrigen Harnstofflösung muss zum Abpumpen der Harnstofflösung im Vorfeld mittels der Tankheizung ein Teilvolumen der sich in dem Auftaubehälter befindlichen Harnstofflösung aufgetaut werden und anschließend über die Ansaugleitung in den Filterbecher gepumpt werden. Dafür ist auch eine Beheizung der Ansaugleitung notwendig. Ferner muss über die zusätzliche Filterheizung auch das Volumen innerhalb des Filterbechers aufgeheizt werden, damit die Harnstofflösung in wässriger Form abgepumpt werden kann.
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Die
DE 10 2011 105 893 A1 offenbart einen Harnstoffbehälter für ein Kraftfahrzeug, in dem zumindest ein Filterelement mit dem Behälterboden verbunden ist. Das Filterelement umfasst ein Filtergewebe, das für wässrige Harnstofflösung durchlässig, für Luft jedoch undurchlässig ist. Das Filtergehäuse des Filterelements ist als dünnwandiges Gehäuse aus einem flexiblen, gummielastischen Material ausgebildet. In Falle des Erzeugens eines Unterdrucks wird das Filtergehäuse folglich deformiert, sodass sich das Volumen innerhalb des Filtergehäuses verkleinert und sich innerhalb des Filtergehäuses befindliche Harnstofflösung gefördert werden kann. Eine Heizeinrichtung ist für das Filterelement nicht vorgesehen.
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Die
DE 10 2009 041 179 A1 offenbart eine Fördervorrichtung für Reduktionsmittel mit einem metallischen Gehäuse, das zumindest ein an dessen Außenseite befestigtes metallisches Ansaugrohr umfasst. An dem dem Gehäuse gegenüberliegendem Ende der Fördervorrichtung ist ein Grobfilter angeordnet, an dessen Ende wiederum ein Ansaugende vorgesehen ist. Innerhalb des Ansaugrohrs ist ein Heizelement in Form eines Heizstabes angeordnet, der zum Aufheizen des Ansaugrohrs als auch zum Aufheizen eines Teils des Gehäuses vorgesehen ist. Das Ansaugrohr mündet in ein Filtergehäuse, das in dem metallischen Gehäuse vorgesehen ist. In dem Filtergehäuse ist ein zylinderförmiges Filter vorgesehen, mittels dem eine wässrige Harnstofflösung filterbar ist. Im Falle einer eingefrorenen wässrigen Harnstofflösung muss bei der Fördervorrichtung das Heizelement zum Einen die dem Ansaugende benachbarte Harnstofflösung aufheizen und darüber hinaus auch das gesamte Ansaugrohr aufheizen, sodass Harnstofflösung in das Filtergehäuse hineingepumpt werden kann. Folglich ist es notwendig, eine relativ große Harnstoffmenge aufzutauen, damit diese abgepumpt werden kann. Dies jedoch bewirkt, dass insbesondere beim Kaltstarten des Fahrzeuges Harnstofflösung erst nach einer relativ langen Vorlaufzeit in den Abgasstrang gepumpt werden kann.
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Die
DE 10 2010 024 554 A1 offenbart ein Tankmodul für einen Flüssigkeitstank. Das Tankmodul ist an den Behälterboden des Tanks angeordnet und umfasst ein Gehäuse, das durch eine umlaufende Seitenwand begrenzt ist. In der umlaufenden Seitenwand ist zumindest eine Strömungsöffnung vorgesehen, mittels der das Gehäuse mit dem Innenraum des Tanks fluidverbunden ist. Das Tankmodul umfasst ferner eine zylindrisch ausgeführte Filtereinrichtung, die über eine Pumpeneinrichtung gestülpt ist. Die Pumpeneinrichtung wiederum ist mit einem Auslaufbereich fluidverbunden.
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Die
EP 2 299 079 A1 offenbart einen Filtereinsatz zum Einsetzen in einen Harnstofftank. Der Filtereinsatz umfasst ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass. Ferner umfasst der Filtereinsatz eine zylinderförmige Filtereinrichtung zum Filtern der im Tank gespeicherten Flüssigkeit. In dem Filtereinsatz ist eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Gehäuses im Bereich des Einlasses, des Auslasses und der Filtereinrichtung vorgesehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Filtervorrichtung für einen Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für wässrige Harnstofflösung, und einen verbesserten Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für wässrige Harnstofflösung, bereitzustellen, die bei einem Kaltstart eines mit der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeug eine frühere Injektion der Harnstofflösung in den Abgastrakt ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Filtervorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch einen Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung umfasst ein Filtergehäuse mit einer Durchgangsöffnung und ein flüssigkeitsdurchlässiges und luftundurchlässiges Filterelement. Das Filterelement ist dabei mit dem Filtergehäuse derart verbunden, dass das Filterelement die Durchgangsöffnung des Filtergehäuses zumindest teilweise verschließt. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Filtervorrichtung zumindest einen mit der Durchgangsöffnung des Filtergehäuses fluidverbundenen Flüssigkeitsaustrittsanschluss. Der Flüssigkeitsaustrittsanschluss ist mit einer Flüssigkeitsfördereinheit verbindbar. Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine Heizeinrichtung umfasst, die direkt mit dem Filtergehäuse verbunden und/oder im Filtergehäuse integriert ist.
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Durch Bereitstellen der mit dem Filtergehäuse direkt verbundenen und/oder im Filtergehäuse integrierten Heizeinrichtung wird der räumliche Abstand des Filterelements zum Heizelement derart verkleinert, dass bei Inbetriebnahme der Heizeinrichtung die erwärmte Harnstofflösung, die dann in flüssigen Zustand vorliegt, sich näher am Filterelement befindet, so dass das Filterelement wässrige Flüssigkeit, das heißt insbesondere wässrige Harnstofflösung, nach kurzer Zeit filtrieren kann, so dass nach kurzer Zeit Harnstofflösung in den Abgastrakt des Fahrzeugs injiziert werden kann, was zur Folge hat, dass die Stickoxydemission beim Kaltstarten des Fahrzeuges nach kurzer Zeit reduziert wird. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Filtervorrichtung den Vorteil, dass die Heizeinrichtung nicht notwendigerweise separat bereitgestellt werden muss, so dass sich die Anzahl der Einzelteile eines Flüssigkeitsbehälters für wässrige Harnstofflösung reduziert, was im Vergleich zu bekannten Flüssigkeitsbehältern einen Kostenvorteil darstellt.
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Das Filterelement kann beispielsweise als Filtergewebe oder als Filtermembran ausgestaltet sein. Ferner bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung flüssigkeitsdurchlässig, dass das Filterelement für sich im Flüssigkeitsbehälter befindliche Flüssigkeit durchlässig ist. Insbesondere bedeutet flüssigkeitsdurchlässig also eine Flüssigkeitsdurchlässigkeit für Harnstofflösung. Ferner verschließt das Filtergewebe vorzugsweise die gesamte Durchgangsöffnung des Filtergehäuses.
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Luftundurchlässig im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass das Filtergewebe von der Maschenweite so bemessen ist, dass dieses zeitweise bis zu einem gewissen Differenzdruck bei Benetzung mit Flüssigkeit nicht durchbricht. Das bedeutet, dass die Oberflächenspannung der das Filter benetzenden Flüssigkeit ausreicht, um eine gewisse Barriere gegen Luftdurchtritt bis zu einem gewissen Druck zu erzeugen.
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Vorzugsweise ist das Filtergehäuse als Wärmeleitkörper, d. h. als Körper mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgestaltet. Dies bietet den Vorteil, dass an das Filtergehäuse die bestromte Heizeinrichtung angebracht werden kann, wodurch durch die Heizeinrichtung erzeugte Wärme auf das Filtergehäuse übertragen wird, das die Wärme dann wiederum gleichmäßig aufnimmt und an die Umgebung, insbesondere an das Abschmelzvolumen im Inneren des Filtergehäuses und in die Umgebung des Filtergehäuses gleichmäßig abgibt. Das Filtergehäuse kann beispielsweise als Aluminium-Strangpressprofil realisiert sein. Vorzugsweise können in dem Strangpressprofil Taschen oder Einbuchtungen für die Heizeinrichtung vorgesehen sein.
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Vorzugsweise umfasst die Heizeinrichtung zumindest ein an einer Außenseite des Filtergehäuses befestigtes Heizelement. Dies ermöglicht eine besonders einfache Verbindung des Filtergehäuses mit der Heizeinrichtung. Natürlich kann die Heizeinrichtung auch mehrere einzelne Heizelemente umfassen, die jeweils an der Außenseite des Filtergehäuses befestigbar sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante umfasst die Heizeinrichtung zumindest ein an einer Innenseite des Filtergehäuses befestigtes Heizelement. Eine entsprechend ausgebildete Filtervorrichtung bietet den Vorteil, dass das Abschmelzvolumen innerhalb des Filtergehäuses besonders effektiv und wirksam aufgewärmt wird, da der Abstand der Heizeinrichtung zu dem Abschmelzvolumen weiter vermindert ist. Das Heizelement kann beispielsweise als Umfangsfläche auf der Innenseite des Filtergehäuses ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Heizeinrichtung zumindest ein aus dem Filtergehäuse ragendes Heizelement. Dadurch wird das die Heizeinrichtung umgebende Volumen zuverlässig und schnell aufgetaut. Das aus dem Filtergehäuse herausragende oder hervorstehende Heizelement kann beispielsweise in Form von Stäben, Wänden oder Profilstegen des Filtergehäuses vorgesehen sein. Diese Profilstege, Wände oder Stäbe können sich auch in das Innere des Filtergehäuses hinein erstrecken.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante umfasst die Heizeinrichtung zumindest ein in das Innere des Filtergehäuses ragendes Heizelement. Dies hat den Vorteil, dass sich in dem Abschmelzvolumen des Filtergehäuses befindliche Flüssigkeit, insbesondere Harnstoffflüssigkeit noch effektiver aufgewärmt beziehungsweise abgeschmolzen werden kann. Dadurch wird gewährleistet, dass eine größere Fläche des Filterelements kurz nach dem Kaltstart mit wässriger Harnstofflösung benetzt ist, so dass eine größere Menge von Harnstoff durch die Filtervorrichtung gefiltert werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante umfasst die Filtervorrichtung einen mit dem Filtergehäuse verbundenen Filterträger, wobei das Filterelement auf dem Filterträger angebracht ist. Der Filterträger ist dabei als ein Heizelement der Heizeinrichtung ausgebildet. Eine entsprechend ausgebildete Filtervorrichtung bietet den Vorteil, dass der Abstand des Filterelements zu der Heizeinrichtung weiter vermindert ist, so dass im Falle eines Kaltstart des Fahrzeuges und entsprechend niedriger Außentemperaturen als Eis vorliegende Harnstofflösung sehr schnell abgeschmolzen werden kann, so dass nach sehr kurzer Zeit die Harnstofflösung, die an dem Filterelement anliegt, in wässriger Form vorliegt. Darüber hinaus verstärkt der so ausgebildete Filterträger die mechanische Stabilität des Filterelements.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante umfasst das Filtergehäuse einen Filtergehäuseboden, wobei der Flüssigkeitsaustrittsanschluss zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuseboden angeordnet ist. Eine entsprechend ausgebildete Filtervorrichtung kann mit einem Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für wässrige Harnstofflösung derart verbunden werden, dass der Filtergehäuseboden den Flüssigkeitsbehälterboden bildet. Die Filtervorrichtung kann entweder lösbar oder unlösbar mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden sein. Bei einer lösbaren Verbindung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit dem Flüssigkeitsbehälter kann die Filtervorrichtung besonders einfach ausgetauscht werden, so dass im Falle eines Zusetzens des Filterelements die gesamte Filtervorrichtung einfach ausgetauscht werden kann.
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Die Filtereinrichtung kann ein ohmsches Heizwiderstandselement und/oder ein PTC-Heizelement, das heißt ein sogenanntes selbstregelndes Heizelement bestehend aus Kaltleitern umfassen. Ein PTC-Heizelement (englisch für „Positive Temperature Coefficient”) umfasst einen elektrischen Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, der bei tieferen Temperaturen den Strom besser leitet als bei hohen Temperaturen, da sich dessen elektrischer Widerstand bei steigender Temperatur vergrößert. Daher arbeitet ein PTC-Heizelement lediglich bei konstanter Betriebsspannung wie vorgesehen, da mit steigender Temperatur auch der Widerstand des PTC-Heizelements größer wird und somit die Heizleistung sinkt. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Trockenfallen der Filtervorrichtung und entsprechender geringer Wärmeabgabe an die Flüssigkeit die erfindungsgemäße Filtervorrichtung nicht überhitzt wird.
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Ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für wässrige Harnstofflösung umfasst eine im Flüssigkeitsbehälter angeordnete Flüssigkeitsfördereinheit, wobei der Flüssigkeitsbehälter dadurch gekennzeichnet ist, dass diese zumindest eine der oben beschriebenen Filtervorrichtungen umfasst, die im Inneren des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist, wobei die Flüssigkeitsfördereinheit über eine Flüssigkeitsleitung mit dem Flüssigkeitsaustrittsanschluss der Filtervorrichtung fluidverbunden ist.
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Eine bevorzugte Variante des Flüssigkeitsbehälters umfasst einen in dessen Inneren angeordneten Zwischenspeicher, wobei die Filtervorrichtung im Inneren des Zwischenspeichers angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
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1: eine perspektivische Darstellung einer Filtervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2: eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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3: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters, insbesondere für wässrige Harnstofflösung.
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In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine einmal in Bezug auf eine Zeichnung durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die übrigen Zeichnungen beziehungsweise Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird.
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1 zeigt eine räumliche Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10. Die Filtervorrichtung 10 ist für den Einsatz im Flüssigkeitsbehälter 30 (siehe 3) insbesondere für wässrige Harnstofflösung, ausgebildet. Die Filtervorrichtung 10 umfasst ein in den 1 und 2 zylinderförmig geformtes Filtergehäuse 11, das eine Durchgangsöffnung 12 aufweist und ein Filterelement 16 umfasst, das flüssigkeitsdurchlässig und luftundurchlässig ist. Flüssigkeitsdurchlässig bedeutet vorliegend eine Flüssigkeitsdurchlässigkeit für die in dem Flüssigkeitsbehälter befindliche Flüssigkeit. Wenn die in dem Flüssigkeitsbehälter 30 enthaltene Flüssigkeit eine Harnstofflösung ist, dann ist das Filterelement 16 für die Harnstofflösung durchlässig. Das Filterelement 16 kann beispielsweise als ein Filtergewebe 16 ausgebildet sein.
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Das Filterelement 16 ist mit dem Filtergehäuse 11 derart verbunden, dass das Filterelement 16 die Durchgangsöffnung 12 des Filtergehäuses 11 verschließt. Somit ist die Durchgangsöffnung 12 des Filtergehäuses 11 flüssigkeitsdurchlässig und luftundurchlässig.
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Die Filtervorrichtung 10 umfasst ferner einen Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17, der mit der Durchgangsöffnung 12 des Filtergehäuses fluidverbunden ist.
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Der Flüssigkeitsaustrittanschluss 17 ist beispielsweise über eine Flüssigkeitsleitung 32 (3) mit einer Flüssigkeitsfördereinheit 40 (3) verbindbar. Die Flüssigkeitsfördereinheit 40 kann beispielsweise als eine Pumpe 40 ausgebildet sein. Durch Erzeugen eines Unterdrucks mittels der Pumpe 40 wird in dem Flüssigkeitsbehälter 30 befindliche Harnstofflösung beziehungsweise Flüssigkeit durch das Filterelement 16 in das Innere der Filtervorrichtung 10 gesaugt, so dass die Harnstofflösung mittels des Filtergewebes 16 gefiltert wird. Die gefilterte Harnstofflösung wird dann über den Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17 zur Flüssigkeitsfördereinheit 40 gepumpt und mittels der Flüssigkeitsfördereinheit 40 aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 herausgepumpt.
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Die in 1 dargestellte Filtervorrichtung 10 umfasst ferner einen Filtergehäuseboden 15, der der Durchgangsöffnung 12 und somit dem Filterelement 16 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17 ist dabei zwischen dem Filterelement 16 und dem Filtergehäuse 15 angeordnet. Das die Filtervorrichtung 10 umgebende Volumen wird auch als Abschmelzvolumen bezeichnet. Das Abschmelzvolumen umfasst dabei auch das zwischen dem Filtergehäuseboden 15 und dem Filterelement 16 befindliche Volumen. Das Abschmelzvolumen kann, wie bereits oben erwähnt, über den Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17 abgepumpt werden.
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Die in 1 dargestellte Filtervorrichtung 10 umfasst ferner eine Heizeinrichtung 20, 21, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere an einer Außenseite 13 des Filtergehäuses 11 befestigte Heizelemente 21 umfasst. Die mittels der Heizelemente 21 erzeugte Wärme wird auf das als Wärmeleitkörper 11 ausgebildete Filtergehäuse 11 übertragen, so dass das das Filtergehäuse 11 umgebende Abschmelzvolumen aufgeheizt wird. Das Filterelement 16 muss nicht notwendigerweise randseitig an der Durchgangsöffnung 12 des Filtergehäuses 11 angeordnet sein, sondern kann auch mittig in dem Filtergehäuse 11 angeordnet sein, so dass sich oberhalb und unterhalb des Filterelements 16 eine Filtergehäusewandung befindet.
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Die in 1 dargestellte Filtervorrichtung 10 kann derart im Flüssigkeitsbehälter 30 angeordnet sein, dass entweder der Filtergehäuseboden 15 oder das Filterelement 16 dem Boden des Flüssigkeitsbehälters 30 gegenübersteht. Weiterhin kann die Filtervorrichtung 30 in einem Pumpensumpf des Flüssigkeitsbehälters 30 positioniert sein. Wenn das Filterelement 16 dem Boden des Flüssigkeitsbehälters 30 gegenüberliegend angeordnet ist, kann die Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter 30 annähernd in Gänze abgesaugt werden, da sich die Flüssigkeit am Boden des Flüssigkeitsbehälters 30 sammelt. Bei einer entsprechenden Anordnung der Filtervorrichtung 10 im Flüssigkeitsbehälter 30 ist darauf zu achten, dass das Filterelement 16 mit dem Inneren des Flüssigkeitsbehälters 30 fluidverbunden ist, indem beispielsweise das Filterelement 16 und der Boden des Flüssigkeitsbehälters 30 durch einen Spalt voneinander getrennt sind.
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Weiterhin ist es auch möglich, anstelle des Filtergehäusebodens 15 ein zweites Filterelement 16 vorzusehen, so dass das Filtergehäuse 11 durch zwei Filterelemente 16 abgeschlossen ist.
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Ferner kann der Filtergehäuseboden 15 elastisch, d. h. verformbar ausgebildet sein, so dass bei einem Saugvorgang über den Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17 das Volumen zwischen Filtergehäuseboden 15 und Filterelement 16 innerhalb der Filtervorrichtung 10 verkleinert wird. Dadurch wird wenigstens ein Teil des von dem Filtergehäuse 11 umschlossenen Volumens als Fördervolumen nutzbar, wenn die Filtervorrichtung 10 kurzzeitig trocken fällt. Ein solches Trockenfallen ist insbesondere durch fahrdynamische Vorgänge kurzfristig möglich. Aufgrund der zeitweisen Luftundurchlässigkeit des Filterelements 16, da dieses in der Regel noch mit Flüssigkeit benetzt ist, kann die entstehende Druckdifferenz und die Nachgiebigkeit des Filtergehäusebodens 15 dazu genutzt werden, noch einen Teil des von dem Filtergehäuse 11 umschlossenen Volumens zu fördern Der Filtergehäuseboden 15 kann beispielsweise ein Gummi bzw. eine Gummimischung umfassen.
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2 zeigt eine Draufsicht auf eine Filtervorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der in 2 dargestellten Filtervorrichtung 10 ist aus Gründen der Einfachheit der Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17 nicht dargestellt. Jedoch umfasst die Filtervorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform selbstverständlich auch einen Flüssigkeitsaustrittsanschluss 17.
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Bei der in 2 dargestellten Filtervorrichtung 10 umfasst das Filtergehäuse 11 sich radial vom Filtergehäuse 11 weg erstreckende Wärmeleitstäbe 23, und die Heizeinrichtung 20 umfasst zumindest ein an einer Innenseite 14 des Filtergehäuses 11 befestigtes Heizelement 22. Es können auch, wie in 2 dargestellt, mehrere an der Innenseite 14 befestigte Heizelemente 22 vorgesehen sein, die in Winkelabständen zueinander angeordnet sind. Alternativ kann auch ein an der Innenseite 14 umlaufendes Heizelement 22 vorgesehen sein.
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Das an der Innenseite 14 des Filtergehäuses 11 befestigte Heizelement 22 gewährleistet eine besonders effektive Aufheizung des sich im Inneren des Filtergehäuses 11 befindlichen Abschmelzvolumens. Durch Bereitstellen der Wärmeleitstäbe 23, kann die Umgebung des Filtergehäuses 11 nochmals besser beheizt werden, so dass sich in der Umgebung des Filtergehäuses 11 befindliches Eis besonders effektiv abgeschmolzen werden kann.
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Bei sämtlichen Heizelementen 21, 22, die in den 1 und 2 dargestellt sind, kann es sich beispielsweise um Heizwiderstandselemente 21, 22 handeln, die gemäß dem Ohmschen Prinzip durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes aufgeheizt werden.
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Die Heizwiderstandselemente 21, 22 können darüber hinaus als sogenannte PTC-Heizelemente, das heißt als Kaltleiter ausgebildet sein. PTC-Heizelemente haben den Vorteil, dass diese nur bei einer konstanten Betriebsspannung bestimmungsgemäß arbeiten, so dass bei einer steigenden Temperatur der Widerstand des PTC-Heizelements ansteigt und somit die Heizleistung des PTC-Heizelements absinkt. Somit wird ein Überhitzen der PTC-Heizelemente wirksam unterbunden.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Heizeinrichtung 20 in dem Filtergehäuse 11 integriert ist. Dafür können an der inneren und/oder der äußeren und/oder in der Materialwandung des Filtergehäuses 11 beispielsweise Heizelemente in Form von vorzugsweise bezüglich dem Filtergehäuse 11 elektrisch isolierten Heizdrähten angeordnet und/oder integriert sein. Das Filtergehäuse besteht oder umfasst einen Kunststoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
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Sowohl die Heizelemente 20, 21, 22 als auch das Filtergehäuse 11 samt eventuell vorhandenen Wärmeleitstäben 23 können mit Kunststoff ummantelt sein. Wenn das Filtergehäuse 11 und/oder das Heizelement 20, 21, 22 aus einem Metall gebildet sind, dann sind diese aufgrund der Kunststoffummantelung vor Korrosion wirksam geschützt.
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3 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters 30, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung. Der Flüssigkeitsbehälter 30 umfasst dabei einen in Einbaulage am Boden des Flüssigkeitsbehälters 30 angeordneten Zwischenspeicher 31 in Form eines Schwalltopfs 31. Ferner umfasst der Flüssigkeitsbehälter 30 eine innerhalb des Zwischenspeichers 31 angeordnete Flüssigkeitsbeförderungseinheit 40 in Form einer Pumpe und zwei in Einbaulage am Boden außerhalb des Zwischenspeichers 31 angeordnete Filtervorrichtungen 10, die jeweils über eine Flüssigkeitsleitung 32 mit der Flüssigkeitsfördereinheit 40 verbunden sind. Weiterhin ist in dem Zwischenspeicher 31 eine weitere Filtervorrichtung 10 im Bodenbereich des Zwischenspeichers 31 angeordnet, die ebenfalls über eine Flüssigkeitsleitung 32 mit der Flüssigkeitsfördereinheit 40 fluidverbunden ist. Der Flüssigkeitsbehälter 30 umfasst ferner ein Ventil 50, das mit den Filtervorrichtungen 10 außerhalb des Zwischenspeichers 31 und darüber hinaus mit der innerhalb des Zwischenspeichers 31 angeordneten Filtervorrichtung 10 und darüber hinaus mit der Flüssigkeitsfördereinheit 40 jeweils fluidverbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Filtervorrichtung
- 11
- Filtergehäuse/Wärmeleitkörper/Widerstandsheizelement
- 12
- Durchgangsöffnung (des Filtergehäuses)
- 13
- Außenseite (des Filtergehäuses)
- 14
- Innenseite (des Filtergehäuses)
- 15
- Filtergehäuseboden
- 16
- Filterelement/Filtergewebe
- 17
- Flüssigkeitsaustrittsanschluss
- 20
- Heizeinrichtung
- 21, 22
- Heizelement/Heizwiderstandselement/PTC-Heizelement
- 23
- Wärmeleitstab
- 30
- Flüssigkeitsbehälter
- 31
- Zwischenspeicher/Schwalltopf (des Flüssigkeitsbehälters)
- 32
- Flüssigkeitsleitung
- 40
- Flüssigkeitsfördereinheit
- 50
- Ventil
