DE102013113155A1

DE102013113155A1 - Flüssigkeitsreinigungselement zum Reinigen einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102013113155A1
Application number: DE102013113155.7A
Authority: DE
Inventors: Georges Maguin
Original assignee: Emitec France SAS
Current assignee: ActBlue France SAS
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-05-28
Also published as: US20170037762A1; EP3074110A1; RU2674823C1; EP3074110B1; WO2015078894A1; KR20160090808A; US10392995B2; CN105792909A; CN105792909B; JP2016539789A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Flüssigkeitsreinigungselement (1) mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Decklage (2) und einer flüssigkeitsdichten Grundlage (3), wobei die Grundlage (3) einen Sauganschluss (4) zum Ansaugen von Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsreinigungselement (1) aufweist und zumindest die Decklage (2) und die Grundlage (3) durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung (5) miteinander verbunden sind, wobei zwischen der Decklage (2) und der Grundlage (3) mindestens eine separate Einlage (6, 7) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsreinigungselement zur Reinigung einer Flüssigkeit. Das Flüssigkeitsreinigungselement ist insbesondere geeignet, ein flüssiges Additiv zur Abgasreinigung (insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung) zu filtern bzw. von Verunreinigungen zu befreien.
Das Flüssigkeitsreinigungselement kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug an einer Vorrichtung zur Entnahme eines flüssigen Additivs aus einem Tank eingesetzt werden. Flüssige Additive werden in Kraftfahrzeugen beispielsweise für die Abgasreinigung eingesetzt, um Stickstoffoxidverbindungen im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren. Dies wird als "Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion" (SCR-Verfahren, SCR = Selective Catalytic Reduction) bezeichnet. Als flüssiges Additiv wird beim SCR-Verfahren üblicherweise Harnstoff-Wasser-Lösung eingesetzt. Eine 32,5 %ige Harnstoff-Wasser-Lösung für die Abgasreinigung ist unter dem Handelsnamen AdBlue^® erhältlich. Zur Durchführung des SCR-Verfahrens wird die Harnstoff-Wasser-Lösung in Ammoniak umgesetzt. Die Stickstoffoxidverbindungen im Abgas reagieren dann mit dem Ammoniak zu unschädlichen Substanzen, wie CO₂, H₂O und N₂.
Problematisch bei der Bereitstellung von flüssigem Additiv aus einem Tank ist, dass Additive oft Verunreinigungen aufweisen können. Verunreinigungen bei Harnstoff-Wasser-Lösung sind insbesondere Partikel, die beim Betanken in den Tank gelangt sind. Eine weitere Gruppe von Verunreinigungen sind kristalline Harnstoffausscheidungen.
Diese Verunreinigungen können eine Vorrichtung zur Entnahme und zur Förderung des flüssigen Additivs beschädigen. Verunreinigungen im flüssigen Additiv können außerdem in der Abgasbehandlungsvorrichtung Probleme verursachen.
Dies gilt insbesondere, wenn es sich bei den Verunreinigungen um feste (nicht wieder auflösbare) Partikel handelt. Solche Verunreinigungen können in einer Abgasbehandlungsvorrichtung abrasiv wirken und dort einen erhöhten Verschleiß verursachen.
Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, ein Flüssigkeitsreinigungselement einzusetzen, mit dem das flüssige Additiv gefiltert bzw. gereinigt wird, bevor es in eine Vorrichtung zur Entnahme, Förderung und Bereitstellung des flüssigen Additivs gelangt.
Problematisch bei einem derartigen Flüssigkeitsreinigungselement ist, dass dieses verstopfen kann. Daher ist eine Austauschbarkeit und Wiederherstellbarkeit eines Flüssigkeitsreinigungselements vorteilhaft. Darüber hinaus sollte das Flüssigkeitsreinigungselement möglichst lange betriebsbereit sein, ohne zu verstopfen.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein besonders vorteilhaftes Flüssigkeitsreinigungselement angegeben werden, welches insbesondere für die Reinigung von flüssigem Additiv für die Abgasreinigung (wie Harnstoff-Wasser-Lösung) geeignet ist.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Flüssigkeitsreinigungselement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Flüssigkeitsreinigungselements sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Demnach wird ein mehrlagiges Flüssigkeitsreinigungselement mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Decklage und einer flüssigkeitsdichten Grundlage vorgeschlagen, wobei die Grundlage einen Sauganschluss zum Ansaugen von Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsreinigungselement aufweist und zumindest die Decklage und die Grundlage durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung verbunden sind, wobei zwischen der Decklage und der Grundlage mindestens eine separate Einlage angeordnet ist.
Das Flüssigkeitsreinigungselement stellt ein im Wesentlichen flächiges Element dar, welches eine Dicke aufweist, die wesentlich geringer ist als die maximale flächige Ausdehnung entlang der Decklage bzw. entlang der Grundlage. Das Flüssigkeitsreinigungselement ist bevorzugt flexibel, kann also (plastisch und/oder elastisch) verformt und insbesondere gebogen werden. Das Flüssigkeitsreinigungselement kann insbesondere an die Oberfläche eines Gehäuses oder an die Oberfläche eines Tanks angepasst werden, wobei es entweder formstabil diese Gestalt beibehält und/oder in entsprechenden Halterungen geführt ist. Das Flüssigkeitsreinigungselement kann auch verformt werden, wenn die Flüssigkeit gefriert. Es kann auch ausgedehnt werden, wenn die Flüssigkeit im Inneren des Flüssigkeitsreinigungselementes gefriert (und damit selbst expandiert).
Das Flüssigkeitsreinigungselement ist dazu geeignet, dass durch den (bevorzugt einzigen) Sauganschluss Flüssigkeit angesaugt wird. Der Sauganschluss kann als eine (einzelne) Öffnung in der Grundlage ausgeführt sein, ggf. mit einem hervorstehenden Ansatzstutzen (z. B. nach Art eines zylindrischen Fortsatzes). Im Übrigen ist die Grundlage für die Flüssigkeit nicht durchdringbar, so dass eine gezielte Abgabe nur über den Sauganschluss (oder auch eine Mehrzahl von Sauganschlüssen, wobei diese bevorzugt auf 2, 3 oder 4 begrenzt ist) erfolgt. Die Flüssigkeit kann durch die (insbesondere großflächig) flüssigkeitsdurchlässige Decklage in das Flüssigkeitsreinigungselement hinein gelangen und anschließend zwischen der Decklage und der Grundlage (auch) zu dem Sauganschluss strömen. Vorzugsweise existiert dazu ein flächiger Verbindungsraum zwischen der Decklage und der Grundlage. Vorzugsweise ist das Flüssigkeitsreinigungselement so gestaltet, dass von jeder beliebigen Stelle der Decklage aus, ein flüssigkeitsdurchlässiger Strömungspfad hin zu dem Sauganschluss existiert. In einer bevorzugten Ausführungsvariantes ist der Sauganschlusses nahe zu der flüssigkeitsdichten Verbindung angeordnet. Vorzugsweise ist der Sauganschluss in einem Abstand von weniger als zwei Zentimeter (2 cm), besonders bevorzugt weniger als einem Zentimeter (1 cm) zu der flüssigkeitsdichten Verbindung angeordnet. In dem Fall, dass das Flüssigkeitsreinigungselement in dem Tank angeordnet ist, ist der Sauganschluss vorzugsweise an einem oberen Bereich des Flüssigkeitsreinigungselementes positioniert. Dies hat zur Folge, dass die Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsreinigungselement zu dem Sauganschluss von unten nach oben gesaugt wird. Vorzugsweise hat das Flüssigkeitsreinigungselement eine selektive Permeabilität für eine bestimmte Flüssigkeit. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Flüssigkeitsreinigungselement eine hohe Permeabilität für Harnstoff-Wasser-Lösung und eine niedrige Permeabilität für Luft hat. Solch eine selektive Permeabilität kann von wenigstens einer der Lagen des Flüssigkeitsreinigungselementes bereit gestellt werden. Die selektive Permeabilität ermöglicht es, die Flüssigkeit an dem Sauganschluss in hoch-reiner Form bereit zu stellen, selbst wenn die Oberfläche der Decklacke nur teilweise von der Flüssigkeit benetzt ist. Insbesondere ist es möglich, Harnstoff-Wasser-Lösung (praktisch) ohne (störende) Luftblasen an dem Sauganschluss bereitzustellen, wenn die Flüssigkeit Harnstoff-Wasser-Lösung ist, und dies sogar dann, wenn die Oberfläche der Decklage nur teilweise mit Harnstoff-Wasser-Lösung benetzt ist.
Die flüssigkeitsdurchlässige Decklage kann beispielsweise von einem perforierten Folienmaterial und/oder von einem flexiblen Gitter gebildet sein. Die flüssigkeitsdurchlässige Decklage umfasst vorzugsweise ein Polymermaterial. Die flüssigkeitsdurchlässige Decklage kann aber auch aus einem metallischen Material bestehen.
Die flüssigkeitsdichte Grundlage ist vorzugsweise aus einem Folienmaterial und/oder aus einer flexiblen Platte gebildet. Die flüssigkeitsdichte Grundlage umfasst vorzugsweise ebenfalls ein Polymermaterial; sie kann allerdings auch aus einem metallischen Material bestehen.
Vorzugsweise sind die flüssigkeitsdurchlässige Decklage und die flüssigkeitsdichte Grundlage aus demselben Material gefertigt. Jedenfalls für die Anwendung bei Harnstoff-Wasser-Lösung sind (jeweils) eine entsprechende Beständigkeit und ggf. auch eine gewisse „Flexibilität“ bei auftretendem Eisdruck im Einfrierfall vorteilhaft.
Die flüssigkeitsdichte Verbindung stellt vorzugsweise eine umlaufende Verbindungsnaht dar, die die Decklage und die Grundlage miteinander verbindet. Mit dem Begriff "umlaufend" ist hier insbesondere gemeint, dass die Verbindung einen geschlossenen linienförmigen Abschnitt an dem mehrlagigen flexiblen Flüssigkeitsreinigungselement ausbildet. Die flüssigkeitsdichte Verbindung umläuft insbesondere eine Stelle an dem Flüssigkeitsreinigungselement, an dem der Sauganschluss vorgesehen ist.
Das mehrlagige Flüssigkeitsreinigungselement weist zumindest eine zusätzliche separate Einlage auf, die zwischen der Decklage und der Grundlage angeordnet ist. Diese zusätzliche separate Einlage kann eine Flüssigkeitsreinigungsfunktion übernehmen, um eine besonders gute Reinigung der Flüssigkeit zu gewährleisten. Vorzugsweise ist die mindestens eine separate Einlage in der flüssigkeitsdichten Verbindung mit der Decklage und der Grundlage verbunden. Zusätzlich kann die zusätzliche separate Einlage so gestaltet oder ausgewählt sein, dass diese den Verbindungsraum zwischen Decklage und Grundlage auch bei einer Verformung des Flüssigkeitsreinigungselements aufrechterhält und/oder mindestens einen gezielten Strömungsweg von der Decklage hin zum Sauganschluss realisiert.
Besonders vorteilhaft ist das Flüssigkeitsreinigungselement, wenn die mindestens eine separate Einlage mindestens eine Filterlage umfasst.
Außerdem besonders vorteilhaft ist es, wenn die Filterlage ein Vliesmaterial umfasst.
Mit einer Filterlage ist es möglich, Partikel aus der Flüssigkeit dauerhaft hinaus zu filtern. Die Filterlage hat vorzugsweise eine Tiefenfiltereigenschaft. Das bedeutet, dass Verunreinigungen in der Flüssigkeit innerhalb der Filterlage abgeschieden werden und nicht lediglich an einer Oberfläche der Filterlage verbleiben. Dies unterscheidet eine Filterlage z. B. von einem Sieb, welches üblicherweise lediglich eine begrenzte Durchlässigkeit für besonders große Verunreinigungen aufweist, so dass sich diese Verunreinigungen an einer Oberfläche des Siebs ablagern. Eine Filterlage kann beispielsweise aus einem Vliesmaterial aufgebaut sein, welches aus Polymerfasern besteht und beispielsweise durch Pressen und oder Sintern hergestellt ist. Bei einem Vlies können die Fasern chaotisch und/oder geordnet angeordnet sind, so dass hier insbesondere auch Gewebe und dergleichen mit erfasst sind. Die Filterlage kann auch (teilweise) mit einem Sprühverfahren hergestellt werden, bei dem Filterfasern gesponnen und auf ein Substrat gesprüht werden.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine separate Einlage mindestens eine Stützlage umfasst.
Mit einer Stützlage ist hier insbesondere eine Struktur gemeint, die keine Reinigungswirkung oder Filterwirkung für die in der Flüssigkeit üblicherweise vorliegenden Partikel hat, sondern die die Aufgabe hat, zwischen der Decklage und der Grundlage und insbesondere zwischen einer Filterlage und der Grundlage einen flächigen Verbindungsraum zu gewährleisten, damit eine freie Strömung der Flüssigkeit hin zu dem Sauganschluss von jeder beliebigen Stelle des Flüssigkeitsreinigungselementes aus möglich ist. Vorzugsweise hat die Stücklage zu diesem Zweck eine (offene) Porosität, die wesentlich größer ist als eine Porosität einer Filterlage des Flüssigkeitsreinigungselementes. Die Stützlage verhindert, dass das Flüssigkeitsreinigungselement kollabiert, wenn eine Pumpe an den Sauganschluss angeschlossen ist und diese Pumpe eingesetzt wird, um Flüssigkeit aus dem Tank zu entnehmen, wobei ein Unterdruck an dem Sauganschluss erzeugt wird. Zu diesem Zweck hat die Stützlage vorzugsweise eine geringere Kompressibilität als die Filterlage, so dass sie durch einen Unterdruck nicht (oder nur unwesentlich) komprimiert wird.
Bevorzugt ist weiter, dass mehrere separate Einlagen vorgesehen sind, die getrennt jeweils eine Flüssigkeitsreinigungsfunktion und eine Stützfunktion realisieren.
Der Aufbau kann dabei so gestaltet sein, dass unterhalb der Decklage zunächst eine Filterlage und darunter die Stützlage vorgesehen sind, wobei letztere dann an die Grundlage angrenzt.
Besonders vorteilhaft ist das Flüssigkeitsreinigungselement, wenn mindestens zwei Stützlagen mit ausgerichteten Durchlässen vorgesehen sind, wobei die Durchlässe der mindestens zwei Stützlagen in unterschiedliche Richtungen orientiert sind und die Durchlässe der mindestens zwei Stützlagen miteinander überlappen, so dass ein flächiges Kanalsystem gebildet ist.
Diese zwei Stützlagen können beispielsweise metallische und/oder polymere Folienmaterialien umfassen, die jeweils ein ausgerichtetes bzw. aufeinander abgestimmtes Muster mit Schlitzen aufweisen. Diese Schlitze bilden bevorzugt Ausführungsvarianten der beschriebenen Durchlässe. Vorzugsweise überlappen die Durchlässe beider Stützlagen (teilweise) miteinander. Außerdem sind die Durchlässe der zwei übereinanderliegenden Stützlagen vorzugsweise so zueinander ausgerichtet, dass ein flächiges Kanalsystem gebildet wird, welches den weiter oben beschriebenen flächigen Verbindungsraum ausbildet. Damit ist insbesondere gemeint, dass ein Teil des Kanalsystems mit der ersten Stützlage und ein weiterer Teil mit der weiteren Stützlage gebildet sind und die Flüssigkeit beim Durchströmen des Kanalsystems hin zum Sauganschluss mehrfach und/oder an verschiedenen Stellen die Filterlage durchströmt.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Stützlage einen Streckwerkstoff umfasst.
Ein Streckwerkstoff wird dadurch hergestellt, dass ein Muster von sich überlappenden, parallel zueinander angeordneten Schlitzen in ein blechförmiges Ausgangsmaterial eingebracht wird. Anschließend wird das Streckmaterial in einer Richtung senkrecht zu den sich überlappenden Schlitzen gestreckt. So entstehen jeweils Durchlässe in dem blechförmigen Ausgangsmaterial und gleichzeitig nimmt die Gesamtfläche des Materials zu, wobei hier mit einer Gesamtfläche die Fläche des Ausgangsmaterials und zusätzlich die Fläche der Durchlässe gemeint sind. In einer Ausführungsvariante ist der Streckwerkstoff metallisch (so genanntes Streckmetall). Es ist auch möglich, ein polymeres Material (bspw. eine Folie) als Streckwerkstoff zu verarbeiten.
Besonders vorteilhaft ist, wenn zwei verschiedene Stützlagen aus Streckwerkstoff innerhalb des Flüssigkeitsreinigungselements angeordnet sind, die – wie weiter oben beschrieben – so angeordnet sind, dass die in den einzelnen Stützlagen existierenden Schlitze bzw. Durchlässe in unterschiedliche Richtungen orientiert sind und sich überlappen, so dass das beschriebene flächige Kanalsystem gebildet ist.
Insbesondere können zwei Streckwerkstoffe mit unterschiedlich orientierten Durchlässen als Stützlagen verwendet werden.
Die mindestens eine Stützlage kann auch eine (hervorstehende) Prägung haben, durch die eine Dicke der Stützlage erhöht wird. Dies ermöglicht es, mit der mindestens einen Stützlage voluminöseren Verbindungsraum bereitzustellen, der eine erhöhte Durchlässigkeit aufweist. Eine Prägung kann beispielsweise nach Art einer Wellung ausgeführt sein. Eine Prägung kann insbesondere auch an einem Streckwerkstoff vorgesehen sein.
Weiterhin ist das Flüssigkeitsreinigungselement vorteilhaft, wenn der Sauganschluss von einer Öffnung in der Grundlage mit einem zylindrischen Fortsatz gebildet ist.
Mit dem Sauganschluss kann das Flüssigkeitsreinigungselement an einen Entnahmeanschluss an einer Vorrichtung zur Entnahme bzw. zur Förderung einer Flüssigkeit angeschlossen werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Öffnung aus dem Werkstoff der Grundlage ausgestanzt oder dergleichen und der zylindrische Fortsatz an der Grundlage angeklebt oder angeschweißt ist. Der zylindrische Fortsatz ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial gefertigt.
Weiterhin ist das Flüssigkeitsreinigungselement vorteilhaft, wenn die Verbindung mit einer Schweißnaht gebildet ist, mit der zumindest die Decklage und die Grundlage miteinander verbunden sind.
Besonders bevorzugt ist auch die mindestens eine (bevorzugt alle) separate(n) Einlage(n) über diese Schweißnaht mit der Decklage und/oder der Grundlage verbunden. Besonders bevorzugt ist weiter, wenn sowohl die Decklage als auch die Grundlage aus einem polymeren Folienmaterial bestehen. Die Schweißverbindung kann beispielsweise mit Hilfe eines Rollnahtschweißverfahrens hergestellt werden, bei der ein heißer Körper, der die Verschweißung herbeiführt, entlang der flüssigkeitsdichten Verbindung über die Decklage bzw. über die Grundlage bewegt wird, um die Decklage und die Grundlage im Bereich der flüssigkeitsdichten Verbindung miteinander zu verbinden. Vorzugsweise wird eine zwischen der Decklage und der Grundlage angeordnete, separate Einlage bei dem Schweißverfahren ebenfalls mit der Decklage und/oder der Grundlage verbunden. Vorzugsweise hat die separate Einlage daher Materialeigenschaften, die für eine gleichzeitige Verschweißung mit der Decklage und der Grundlage geeignet sind.
Ein Schweißverfahren ist nicht die einzige Möglichkeit eine flüssigkeitsdichte Verbindung an dem Flüssigkeitsreinigungselement auszubilden. Die flüssigkeitsdichte Verbindung kann beispielsweise auch eine Klebeverbindung und/oder eine Klemmverbindung umfassen. Ebenso ist es möglich, dass zur Ausbildung der flüssigkeitsdichten Verbindung verschiedene Verbindungstechniken (Schweißen, Kleben, Klemmen, etc.) miteinander kombiniert werden.
Hier auch beschrieben werden soll ein Herstellungsverfahren für ein Flüssigkeitsreinigungselement aufweisend zumindest folgende Schritte:

a) Bereitstellen einer flüssigkeitsdurchlässigen Decklage;
b) Bereitstellen einer flüssigkeitsdichten Grundlage;
c) Bereitstellen mindestens einer separaten Einlage;
d) Ausbilden einer flüssigkeitsdichten Verbindung von zumindest der Decklage und der Grundlage; und
e) Ausbilden eines Sauganschlusses an der Grundlage.

Das beschriebene Herstellungsverfahren ist insbesondere geeignet, um ein hier vorgeschlagenes Flüssigkeitsreinigungselement herzustellen. Alle im Zusammenhang mit dem Flüssigkeitsreinigungselement weiter oben beschriebenen Vorteile und besonderen technischen Ausgestaltungsmerkmale sind in analoger Weise auf das Herstellungsverfahren übertragbar. Gleiches gilt für die im Folgenden geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des Herstellungsverfahrens, die in analoger Weise auf das Flüssigkeitsreinigungselement übertragbar sind. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte a) bis e) ist nicht zwangsläufig. Soweit technisch sinnvoll, kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte a) bis e) verändert werden. Ebenso ist ggf. auch möglich, dass die Verfahrensschritte (wenigstens teilweise) gleichzeitig ausgeführt werden.
Mit diesem Herstellungsverfahren ist es insbesondere möglich, eine große Anzahl an Flüssigkeitsreinigungselementen aus Ausgangsmaterialien für die Decklage, die Grundlage und die mindestens eine weitere Lage herzustellen. Die Ausgangsmaterialen können dabei jeweils als Bandmaterial (beispielsweise in Form von Coils) bereitgestellt werden. Die Ausgangsmaterialien werden aufeinander gelegt und anschließend werden die flüssigkeitsdichten Verbindungen hergestellt. Dann ist ein zusätzlicher Schritt erforderlich, bei dem jeweils ein Abschnitt des Ausgangsmaterials für die Decklage, die Grundlage und die mindestens eine separate Einlage abgetrennt wird. Dieser Abtrennungsschritt kann vor oder nach Schritt d) bzw. vor oder nach Schritt e) durchgeführt werden. Das Abtrennen kann beispielsweise durch Schneiden oder Stanzen geschehen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des beschriebenen Verfahrens werden in Schritt d) flüssigkeitsdichte Verbindungen für eine Vielzahl von Flüssigkeitsreinigungselementen vorgesehen, die nebeneinander und/oder hintereinander an Ausgangsmaterialen für die Decklage, die Grundlage und die separate Einlage vorgesehen sind. Anschließend werden die einzelnen Flüssigkeitsreinigungselemente voneinander getrennt. Das beschriebene Verfahren ermöglicht es insbesondere auch, dass Flüssigkeitsreinigungselemente mit unterschiedlicher Fläche bzw. unterschiedlicher Größe aus gemeinsamen Ausgangsmaterialien hergestellt werden.
Schritt e) kann zudem auch in zwei Teilschritten ausgeführt werden: So kann in Schritt e.1) eine Öffnung in die Decklage eingebracht und in Schritt e.2) ein Fortsatz angefügt werden. Schritt e.1) kann beispielsweise vor Schritt d) ausgeführt werden, während Schritt e.1) ggf. (auch) nach und/oder (teilweise) zeitgleich mit Schritt d) durchgeführt werden kann.
Weiter wird eine Vorrichtung zur Entnahme eines flüssigen Additivs für die Abgasreinigung aus einem Tank vorgeschlagen, aufweisend ein Gehäuse zum Einbau in den Tank mit einem Entnahmeanschluss, an welchem ein hier vorgeschlagenes Flüssigkeitsreinigungselement mit dem Sauganschluss angeschlossen ist, wobei die Vorrichtung dazu geeignet und eingerichtet ist, flüssiges Additiv, insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung, durch das Flüssigkeitsreinigungselement aus dem Tank zu entnehmen.
Das Gehäuse stellt vorzugsweise eine Kapselung der Vorrichtung dar. Die Vorrichtung bzw. das Gehäuse der Vorrichtung sind so ausgebildet, dass die Vorrichtung in eine Öffnung einer Tankwand eines Tanks und insbesondere in eine Öffnung in einem Tankboden eingesetzt werden kann. Ein Abschnitt des Gehäuses ist dann hin zu einem Innenraum des Tanks ausgerichtet, während ein weiterer Abschnitt des Gehäuses hin zu einer Außenseite des Tanks ausgerichtet ist. Vorzugsweise befindet sich an dem Abschnitt des Gehäuses an der Außenseite des Tanks ein Bereitstellungsanschluss, über den die Vorrichtung Flüssigkeit einen Verbraucher bereitstellen kann. Der bereits beschriebene Entnahmeanschluss ist zu dem Innenraum des Tanks hin ausgerichtet. An diesem Entnahmeanschluss ist das beschriebene Flüssigkeitsreinigungselement ausgebildet. Das Flüssigkeitsreinigungselement ist vorzugsweise an eine Außenform des Gehäuses angepasst und liegt an dem Gehäuse an. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, dass das Flüssigkeitsreinigungselement flexibel ist. Dann kann das Flüssigkeitsreinigungselement um einen Abschnitt des Gehäuses herum gebogen werden. Das Flüssigkeitsreinigungselement kann an dem Gehäuse angeklebt oder angeschweißt sein. Es ist auch möglich, dass das Flüssigkeitsreinigungselement in eine Aufnahme an dem Gehäuse eingesetzt ist. Zusätzlich kann auch noch ein Deckelelement vorgesehen sein, mit dem das Flüssigkeitsreinigungselement an dem Gehäuse fixiert ist. Innerhalb des Gehäuses verläuft vorzugsweise eine Leitung von dem Entnahmeanschluss hin zu dem Bereitstellungsanschluss, durch die das flüssige Additiv gefördert werden kann. An dieser Leitung ist eine Pumpe angeordnet, die die Förderung und ggf. auch die Dosierung des flüssigen Additivs durchführt.
Die oben beschrieben Konfiguration mit Aufnahme und das Deckelelement repräsentiert nur ein Beispiel für eine Montage des Flüssigkeitsreinigungselements. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariant ist auch möglich, dass das Flüssigkeitsreinigungselement (nur) an das Gehäuse geschweißt ist. Es ist auch möglich, dass das Flüssigkeitsreinigungselement nicht großflächig an einem Gehäuse befestigt ist, sondern nur über eine lokale Befestigung an dem Sauganschluss, z. B. so dass das Flüssigkeitsreinigungselement frei beweglich und/oder flexibel in dem Tank angeordnet ist. Zum Beispiel ist es möglich, dass ein Flüssigkeitsreinigungselement oder eine Mehrzahl von Flüssigkeitsreinigungselementen hervorstehende Arme aufweisen, die sich von einem Gehäuse der Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeit in den Tank hinein erstrecken. Das Flüssigkeitsreinigungselement kann somit sehr vielseitig verwendet werden.
Vorzugsweise ist das Flüssigkeitsreinigungselement der Vorrichtung austauschbar. Der Sauganschluss des Flüssigkeitsreinigungselementes kann an dem Entnahmeanschluss der Vorrichtung angeklebt, angesteckt oder mit einer Schweißverbindung angebunden sein.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei einem Kraftfahrzeug, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, einen Tank zur Speicherung eines flüssigen Additivs und die hier beschriebene Vorrichtung zur Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank und zur Bereitstellung des flüssigen Additivs an die Abgasbehandlungsvorrichtung.
In der Abgasbehandlungsvorrichtung ist vorzugsweise ein SCR-Katalysator angeordnet, mit welchem das Abgasreinigungsverfahren der selektiven katalytischen Reduktion durchgeführt werden kann. Das flüssige Additiv für das SCR-Verfahren (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) ist der Abgasbehandlungsvorrichtung vorzugsweise über einen Injektor zuführbar, welcher über eine Leitung an die Vorrichtung angeschlossen ist.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren dargestellten besonderen Ausführungsbeispiele und Merkmale und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsvariante eines Flüssigkeitsreinigungselements,
2: eine zweite Ausführungsvariante eines Flüssigkeitsreinigungselements,
3: einen Aufbau des Flüssigkeitsreinigungselements mit zwei Stützlagen,
4: eine Vorrichtung zur Entnahme eines flüssigen Additivs aus einem Tank mit einem Flüssigkeitsreinigungselement,
5: ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Vorrichtung zur Entnahme eines flüssigen Additivs aus einem Tank, und
6: die Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung des Flüssigkeitsreinigungselements.
In den 1 und 2 ist jeweils ein Flüssigkeitsreinigungselement 1 dargestellt, welches eine Grundlage 3 und eine Decklage 2 aufweist, die mit einer umlaufenden (z. B. eine Art Viereck bildende) Verbindung 5 miteinander verbunden sind. Die Decklage 2 ist (im Innenbereich der Verbindung bevorzugt vollständig bzw. überwiegend) flüssigkeitsdurchlässig, damit Flüssigkeit in das Flüssigkeitsreinigungselement 1 hinein gesaugt werden kann. Die Grundlage 3 weist einen (einzelnen) Sauganschluss 4 auf, an dem ein Entnahmeanschluss einer Vorrichtung zur Entnahme und Förderung von flüssigem Additiv aus einem Tank anschließbar ist. Der Sauganschluss 4 ist vorzugsweise von einer Öffnung 12 in der Grundlage 3 und einem zylindrischen Fortsatz 13 an der Grundlage 3 gebildet. Zwischen der Decklage 2 und der Grundlage 3 befindet sich vorzugsweise eine (einzelne) Filterlage 6, mit der die durch die Decklage 2 in das Flüssigkeitsreinigungselement 1 gelangende Flüssigkeit gereinigt werden kann. Zwischen der Filterlage 6 und der Grundlage 3 ist vorzugsweise (mindestens) eine Stützlage 7 angeordnet, die einen flächigen Verbindungsraum 8 zwischen der Filterlage 6 und der Grundlage 3 gewährleistet, der sicherstellt, dass von jedem beliebigen Ort der Filterlage 6 bzw. der Decklage 2 Flüssigkeit hin zu dem Sauganschluss 4 strömen kann. Sowohl die Filterlage 6 als auch die Stützlage 7 werden als separate Einlagen in dem Flüssigkeitsreinigungselement 1 bezeichnet.
Bei der Ausführungsvariante gemäß 1 existiert genau eine Stützlage 7, die beispielsweise durch ein (sehr) offenporiges (für den Anwendungsfall praktisch nicht filterndes) Material gebildet sein kann. Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 existieren zwei Stützlagen 7, die jeweils in unterschiedlichen Richtungen 10 durchströmbar sind und so ein flächiges Kanalsystem 11 bilden, das den beschriebenen Verbindungsraum 8 bildet. In beiden Fällen durchströmt die Flüssigkeit die Komponenten des Flüssigkeitsreinigungselements in folgender Reihenfolge: Decklage 2, Filterlage 6, Stützlage(n) 7 und Grundlage 3.
Ein Aufbau mit zwei Stützlagen (wie beispielsweise in 2 angedeutet) ist in 3 noch einmal näher erläutert, wobei die beiden Stützlagen 7 dreidimensional dargestellt sind, die jeweils Durchlässe 9 aufweisen. Diese Durchlässe 9 in den einzelnen Stützlagen 7 sind jeweils in unterschiedliche Richtungen 10 ausgerichtet und überlappen bzw. kreuzen jeweils miteinander. So wird ein Kanalsystem 11 ausgebildet, das wiederum den beschriebenen Verbindungsraum innerhalb des Flüssigkeitsreinigungselementes 1 gewährleistet. Dies ermöglicht eine Flüssigkeitsströmung 30 hin zu dem in der 3 nicht dargestellten Sauganschluss an der Grundlage ausgehend von jedem beliebigen Ort der Stützlagen 7, so dass die hier nicht dargestellte Decklage und/oder die hier nicht dargestellte Filterlage großflächig an den Sauganschluss angeschlossen werden kann. Mit dem Begriff "großflächig" ist hier gemeint, dass die gesamte Fläche der Decklage bzw. der Filterlage (innerhalb der flüssigkeitsdichten Verbindung) flüssigkeitsleitend an den Sauganschluss angeschlossen sind.
4 zeigt eine Vorrichtung 14 zur Entnahme eines flüssigen Additivs für die Abgasreinigung (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) aus dem Tank. In der 4 ist (nur) der Tankboden 29 dargestellt, in den die Vorrichtung 14 bzw. das Gehäuse 16 der Vorrichtung 14 eingesetzt ist. An dem Gehäuse 16 ist ein Entnahmeanschluss 17 angeordnet, durch welchen Flüssigkeit aus dem Tank herausgesaugt werden kann. An den Entnahmeanschluss 17 ist der Sauganschluss 4 eines beschriebenen Flüssigkeitsreinigungselements angeschlossen, damit Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsreinigungselement 1 in den Entnahmeanschluss 17 gesaugt werden kann. Von dem Entnahmeanschluss 17 verläuft eine Saugleitung 27 zu einer in dem Gehäuse 16 angeordneten Pumpe 26. Die Vorrichtung 14 stellt die von der Pumpe 26 geförderte Flüssigkeit an dem Bereitstellungsanschluss 28 bereit. Das Flüssigkeitsreinigungselement 1 ist an der Vorrichtung 14 in einer Aufnahme 24 angeordnet und an eine Außenfläche des Gehäuses 16 angepasst. Zusätzlich kann ein Deckelelement 25 existieren, welches das Flüssigkeitsreinigungselement dauerhaft an dem Gehäuse 16 bzw. an der Außenoberfläche des Gehäuses 16 fixiert.
5 zeigt ein Kraftfahrzeug 18, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 19 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 20 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 19. In der Abgasbehandlungsvorrichtung 20 ist ein SCR-Katalysator 23 zur Durchführung des Verfahrens der selektiven katalytischen Reduktion vorgesehen. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 20 kann über einen Injektor 22 und eine Leitung 21 von einer Vorrichtung 14 mit flüssigem Additiv aus einem Tank 15 versorgt werden.
6 zeigt ein Stadium während eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung von Flüssigkeitsreinigungselementen 1. In der 6 ist zu erkennen, dass die Decklage 2, die Grundlage 3 und eine Filterlage 6 jeweils als Endlosmaterial von einem Coil 31 bereitgestellt werden. Die hier dargestellte Filterlage 6 ist als Beispiel für jede beliebige separate Einlage zu verstehen. Zwischen der Decklage 2 und der Grundlage 3 kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise auch noch eine Stützlage bereitgestellt werden. Von der Decklage 2, der Filterlage 6 und der Grundlage 3 wird ein Lagenpaket 33 gebildet, welches entlang von Schnittlinien 32 zu Flüssigkeitsreinigungselementen 1 getrennt werden kann. Die flüssigkeitsdichten Verbindungen 5, die die einzelnen Flüssigkeitsreinigungselemente 1 begrenzen, können vor oder nach der Trennung der einzelnen Flüssigkeitsreinigungselemente 1 entlang der Schnittlinien 32 hergestellt werden.
Vorsorglich sei noch darauf hingewiesen, dass die in den Figuren gezeigten Kombinationen von technischen Merkmalen nicht generell zwingend sind. So können technische Merkmale einer Figur mit anderen technischen Merkmalen einer weiteren Figur und/oder der allgemeinen Beschreibung kombiniert werden. Etwas anderes soll nur gelten, wenn hier explizit die Kombination von Merkmalen ausgewiesen wurde und/oder der Fachmann erkennt, dass sonst die Grundfunktionen der Vorrichtung nicht mehr erfüllt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Flüssigkeitsreinigungselement
2: Decklage
3: Grundlage
4: Sauganschluss
5: Verbindung
6: Filterlage
7: Stützlage
8: Verbindungsraum
9: Durchlass
10: Richtung
11: Kanalsystem
12: Öffnung
13: zylindrischer Fortsatz
14: Vorrichtung
15: Tank
16: Gehäuse
17: Entnahmeanschluss
18: Kraftfahrzeug
19: Verbrennungskraftmaschine
20: Abgasbehandlungsvorrichtung
21: Leitung
22: Injektor
23: SCR-Katalysator
24: Aufnahme
25: Deckelelement
26: Pumpe
27: Saugleitung
28: Bereitstellungsanschluss
29: Tankboden
30: Flüssigkeitsströmung
31: Coil
32: Schnittlinie
33: Lagenpaket

Claims

Mehrlagiges Flüssigkeitsreinigungselement (1) mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Decklage (2) und einer flüssigkeitsdichten Grundlage (3), wobei die Grundlage (3) einen Sauganschluss (4) zum Ansaugen von Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsreinigungselement (1) aufweist und zumindest die Decklage (2) und die Grundlage (3) durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung (5) miteinander verbunden sind, wobei zwischen der Decklage (2) und der Grundlage (3) mindestens eine separate Einlage (6, 7) angeordnet ist.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine separate Einlage (6, 7) mindestens eine Filterlage (6) umfasst.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach Anspruch 2, wobei die Filterlage (6) ein Vliesmaterial umfasst.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine separate Einlage (6, 7) mindestens eine Stützlage (7) umfasst.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach Anspruch 4, wobei mindestens zwei Stützlagen (7) mit ausgerichteten Durchlässen (9) vorgesehen sind, wobei die Durchlässe (9) der mindestens zwei Stützlagen (7) in unterschiedliche Richtungen (10) orientiert sind und die Durchlässe (9) der mindestens zwei Stützlagen (7) miteinander überlappen, so dass ein flächiges Kanalsystem (11) gebildet ist.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die Stützlage (7) einen Streckwerkstoff umfasst.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sauganschluss (4) von einer Öffnung (12) in der Grundlage (3) mit einem zylindrischen Fortsatz (13) gebildet ist.
Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung (5) mit einer Schweißnaht gebildet ist, mit der zumindest die Decklage (2) und die Grundlage (3) miteinander verbunden sind.
Herstellungsverfahren für die Herstellung eines Flüssigkeitsreinigungselementes (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, aufweisend zumindest folgende Schritte: a) Bereitstellen einer flüssigkeitsdurchlässigen Decklage (2); b) Bereitstellen einer flüssigkeitsdichten Grundlage (3); c) Bereitstellen mindestens einer Einlage (6, 7); d) Ausbilden einer flüssigkeitsdichten Verbindung (5) von zumindest der Decklage (2) und der Grundlage (3); und e) Ausbilden eines Sauganschlusses (4) an der Grundlage.
Vorrichtung (14) zur Entnahme eines flüssigen Additivs für die Abgasreinigung aus einem Tank (15), aufweisend ein Gehäuse (16) zum Einbau in den Tank (15) mit einem Entnahmeanschluss (17) an welchem ein Flüssigkeitsreinigungselement (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche mit dem Sauganschluss (4) angeschlossen ist, wobei die Vorrichtung (14) dazu geeignet und eingerichtet ist, flüssiges Additiv durch das Flüssigkeitsreinigungselement (1) aus dem Tank (15) zu entnehmen.
Kraftfahrzeug (18), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (19), eine Abgasbehandlungsvorrichtung (20) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, einen Tank (15) zur Speicherung eines flüssigen Additivs und eine Vorrichtung (14) nach Anspruch 10 zur Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank (15) und zur Bereitstellung des flüssigen Additivs an die Abgasbehandlungsvorrichtung (20).