DE102014220333A1 - Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Harnstofflösungsbehälter, für ein Fahrzeug - Google Patents

Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Harnstofflösungsbehälter, für ein Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Harnstofflösungsbehälter, umfassend als einen Behälterbauteil einen ein Aufnahmevolumen (14) umschließenden Tank (12) und als einen weiteren Behälterbauteil eine Einfüllleitung (16), welche einen außerhalb des Tanks (12) mit Abstand von diesem gelegenen Einleitungsort (16a) mit dem Aufnahmevolumen (14) strömungsmechanisch verbindet, wobei wenigstens ein Basisabschnitt des Tanks (12) und wenigstens ein Basisabschnitt (26) der Einfüllleitung (16) derart steif ausgebildet sind, dass diese sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Flüssigkeitsbehälters (10) im Wesentlichen nicht verformen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass am Tank (12) oder/und an der Einfüllleitung (16) wenigstens ein das Aufnahmevolumen (14) bzw. das von der Einfüllleitung (16) umgebene Einfüllleitungsvolumen (20) vergrößernder Zusatz-Tank- (242) bzw. Zusatz-Einfüllleitungskörper (24, 24') ausgebildet oder durch Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (10) ausbildbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug, umfassend als einen Behälterbauteil einen ein Aufnahmevolumen umschließenden Tank und als einen weiteren Behälterbauteil eine Einfüllleitung, welche einen außerhalb des Tanks mit Abstand von diesem gelegenen Einleitungsort mit dem Aufnahmevolumen strömungsmechanisch verbindet, wobei wenigstens ein Basisabschnitt des Tanks und wenigstens ein Basisabschnitt der Einfüllleitung derart steif ausgebildet sind, dass diese sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Flüssigkeitsbehälters im Wesentlichen nicht verformen.
  • Derartige Behälter werden üblicherweise von außen über die Einfüllleitung befüllt, wobei hierzu am Einleitungsort ein Zapfhahn oder dgl. in die Einfüllleitung eingeführt und zur Durchleitung von Flüssigkeit betätigt wird.
  • Grundsätzlich kann ein solcher Flüssigkeitsbehälter auch ein Kraftstofftank sein oder ein anderer Betriebsflüssigkeitsbehälter eines Kraftfahrzeugs; vorrangig ist jedoch bei den vorliegend diskutierten Flüssigkeitsbehältern an Harnstofflösungsbehälter gedacht, wie sie für eine selektive katalytische Reaktion im Abgasstrang benötigt werden. Die hierfür in der Regel verwendete wässrige Harnstofflösung ist in Fachkreisen auch mit ihrem Vertriebesnamen "AdBlue"® bezeichnet. Die wässrige Harnstofflösung, die zur Erzeugung der selektiven katalytischen Reaktion im Abgasstrang verbraucht wird, ist von Zeit zu Zeit am Fahrzeug nachzufüllen.
  • Bei der Befüllung der eingangs genannten Flüssigkeitsbehälter mit Flüssigkeit kann es bei zunehmendem Füllungsgrad des Flüssigkeitsbehälters zu Druckphänomenen im Inneren des Behälters kommen, die ein unerwünschtes spontanes und unvermitteltes Ausschwappen von bereits in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllter Flüssigkeit aus diesem heraus bewirken.
  • Beispielsweise dann, wenn während des Befüllvorgangs im Tank des Flüssigkeitsbehälters Gas, insbesondere Luft, eingeschlossen wird und der Füllvorgang fortgesetzt wird, kann es mit Zunahme der Flüssigkeitsmenge im Tank zu einem Druckanstieg im Flüssigkeitsbehälter kommen. Dieser kann sich spontan durch Ausstoßen von schon in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllter Flüssigkeit aus diesem entladen.
  • Um derartige Effekte zu vermeiden, weisen Flüssigkeitsbehälter der gattungsgemäßen Art im Stand der Technik ein Rückschlagventil auf, das schließt, wenn im Tank bezogen auf den Druck am Einleitungsort ein vorbestimmter Überdruck erreicht ist.
  • Nach dem Schließen des Rückschlagventils, welches üblicherweise in der Einfüllleitung vorgesehen ist, füllt sich die Einfüllleitung mit weiter aus dem Zapfhahn oder einer ähnlichen Liefervorrichtung nachströmender Flüssigkeit, bis die Flüssigkeitssäule in der Einfüllleitung den Zapfhahn erreicht und dieser automatisch abschaltet. Ebenso kann ein automatisches Abschalten des Zapfhahns durch einen Druckanstieg in der Einfüllleitung bewirkt werden, welcher Druckanstieg selbst wiederum jedoch das Befüllen der mit dem Rückschlagventil verschlossenen Einfüllleitung mit Flüssigkeit zur Ursache hat.
  • Die nach Schließen des Rückschlagventils in der Einfüllleitung vorhandene Flüssigkeit kann zunächst nicht in den Tank nachströmen, solange der Überdruck im Tank nicht soweit abgebaut werden kann, als dass das Rückschlagventil auch getrieben durch die Gewichtskraft der in der Einfüllleitung vorhandenen Flüssigkeitssäule wieder öffnet.
  • Zum Abbau des Überdrucks im Tank weist der Flüssigkeitsbehälter des Standes der Technik üblicherweise eine gesonderte Entlüftungsleitung auf, die sich jedoch beim Befüllen des Flüssigkeitsbehälters mit Flüssigkeit ebenfalls mit Flüssigkeit füllen kann. Dann kann die Entlüftungsleitung bis zu ihrer Entleerung ihre Entlüftungsfunktion nicht erfüllen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den eingangs genannten Flüssigkeitsbehälter derart weiterzubilden, dass ein Befüllen desselben mit Flüssigkeit bei einfacherem konstruktiven Aufbau unter Verringerung oder sogar Vermeidung des zuvor geschilderten unerwünschten spontanen Ausschwappens von bereits eingefüllter Flüssigkeit ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen gattungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter, bei welchem am Tank oder/und an der Einfüllleitung wenigstens ein das Aufnahmevolumen bzw. das von der Einfüllleitung umgebene Einfüllleitungsvolumen vergrößernder Zusatz-Tank- bzw. Zusatz-Einfüllleitungskörper ausgebildet oder durch Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters ausbildbar ist.
  • Die Basisabschnitte der Bauteile des Flüssigkeitsbehälters: Tank und Einfüllleitung, sind grundsätzlich derart steif ausgebildet, dass diese sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Flüssigkeitsbehälters im Wesentlichen nicht verformen, d.h. sie dehnen sich nicht wesentlich und sie biegen sich nicht wesentlich durch. Bei üblichen Flüssigkeitsbehältern aus Kunststoff, bei welchen der Tank etwa im Blasformverfahren hergestellt sein kann, kann es durch die Gewichtskraft der in den Tank bzw. in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllten Flüssigkeit zu einer leichten und daher vernachlässigbaren Wölbung des Bodens oder einer oder mehrerer Seitenflächen kommen. Diese Verformung erhöht üblicherweise das Volumen des Flüssigkeitsbehälters um nicht einmal 1 %, sodass ein Flüssigkeitsbehälter mit blasgeformten oder/und spritzgegossenen Behälterbauteilen aus thermoplastischem Kunststoff im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als bei bestimmungsgemäßem Gebrauch unverformbar gelten soll.
  • Versuche haben gezeigt, dass ein am Tank ausgebildeter oder ausbildbarer Zusatz-Tankkörper, welcher zusätzlich zu dem Aufnahmevolumen des Tanks ein Zusatzvolumen bereitstellt, oder/und ein an der Einfüllleitung ausgebildeter oder ausbildbarer Zusatz-Einfüllleitungskörper, welcher zusätzlich zu dem von der Einfüllleitung umgebenen Einfüllleitungsvolumen ein Zusatzvolumen bereitstellt, Druckschwankungen, insbesondere Druckstöße, in dem im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Gas dämpfen bzw. zeitlich strecken können, sodass zwar zunächst die gleiche Druckenergie im Flüssigkeitsbehälter vorhanden ist, wie wenn keine Zusatzkörper vorhanden wären, diese Druckenergie sich aufgrund des wenigstens einen Zusatzvolumens nicht mehr stoß- oder schlagartig ausbreiten kann, sodass das unerwünschte Ausschwappen als Folge unerwünschter Druckerhöhungen beim Befüllen des Flüssigkeitsbehälters mit Flüssigkeit verhindert werden kann.
  • Dann, wenn in der vorliegenden Anmeldung ausgesagt ist, dass der Zusatzkörper, sei es nun als Zusatz-Tankkörper oder/und als Zusatz-Einfüllleitungskörper, ausgebildet ist, soll dies bedeuten, dass mit diesem Zusatzkörper ein dauerhaft vorhandenes Zusatzvolumen strömungsmechanisch kommunizierend an das Aufnahmevolumen bzw. das Einfüllleitungsvolumen gekoppelt ist. Dieses Zusatzvolumen ist bestimmungsgemäß mit Gas gefüllt und dient als ein Dämpfungsvolumen. Die Zusatzkörper sind daher an vorzugsweise solchen Stellen des Tanks oder/und der Einfüllleitung angebracht, die üblicherweise nicht von der in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllten Flüssigkeit erreicht werden. Der dauerhaft ausgebildete Zusatzkörper ist also vorzugsweise unabhängig vom Füllzustand des Flüssigkeitsbehälters stets mit Gas gefüllt.
  • Eine Vergrößerung der vorhandenen Volumina: Aufnahmevolumen und Einfüllleitungsvolumen, soll bei dauerhaft ausgebildeten Zusatzkörpern mit jenem Bezugszustand eines identisch, jedoch ohne die Zusatzkörper ausgebildeten Flüssigkeitsbehälters verglichen werden.
  • Mit "ausbildbarer Zusatz-Tank- oder/und Zusatz-Einfüllleitungskörper" ist dagegen ein Zusatzkörper bezeichnet, welcher lediglich vorübergehend durch eine Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters ein Zusatzvolumen am ihn aufweisenden Behälterbauteil: Tank oder/und Einfüllleitung bereitstellt und welcher sich bevorzugt nach Rückbildung der Druckerhöhung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters wieder in seine Ausgangsstellung oder nahe seine Ausgangsstellung zurückbildet.
  • Hierzu kann vorgesehen sein, dass als ausbildbarer Zusatz-Tankkörper ein Verformungsabschnitt des Tanks oder/und als ausbildbarer Zusatz-Einfüllleitungskörper ein Verformungsabschnitt der Einfüllleitung weniger steif als die jeweiligen Basisabschnitte ausgebildet ist, so dass der Verformungsabschnitt sich bei ansonsten gleichen Bedingungen unter Einwirkung einer vorbestimmten Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters stärker im Sinne einer Vergrößerung des Volumens des den jeweiligen Verformungsabschnitt aufweisenden Bauteils verformt als der Basisabschnitt desselben Bauteils.
  • Die relevante Steifigkeit ist dabei eine Zugsteifigkeit oder/und eine Biegesteifigkeit, je nach konstruktiver Ausbildung des Verformungsabschnitts.
  • Dabei kann der Verformungsabschnitt verglichen mit dem Basisabschnitt desselben Bauteils eine geringere Dicke oder allgemein eine abweichende Gestalt aufweisen, sodass der Verformungsabschnitt, verglichen mit dem Basisabschnitt, selbst bei unterstellter Materialidentität von Verformungsabschnitt und Basisabschnitt, im Falle einer Druckerhöhung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters eine geringere Zugsteifigkeit oder/und ein geringeres Flächenträgheitsmoment und damit eine geringere Biegesteifigkeit aufweist und sich somit stärker verformt.
  • Zusätzlich oder alternativ zur gestaltbedingten verringerten Steifigkeit des Verformungsabschnitts von Tank oder/und Einfüllleitung im Vergleich zum Basisabschnitt desselben Behälterbauteils kann vorgesehen sein, dass der Basisabschnitt des Tanks oder/und der Einfüllleitung aus einem Basismaterial, etwa aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff, gebildet ist und dass der Verformungsabschnitt des Tanks oder/und der Einfüllleitung aus einem vom Basismaterial verschiedenen Verformungsmaterial, etwa aus Gummi, Silikon, Kautschuk oder dergleichen, gebildet ist, wobei das Basismaterial einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als das Verformungsmaterial. In diesem Falle ist die höhere Steifigkeit des Basisabschnitts, verglichen mit jener des Verformungsabschnitts, auf die Auwahl von entsprechenden Materialien hinsichtlich ihrer Elastizitätsmodule zurückzuführen. Dabei bedeutet höheres Elastizitätsmodul bei ansonsten gleicher Gestalt stets höhere Zugsteifigkeit und auch höhere Biegesteifigkeit. Selbstverständlich kann der Verformungsabschnitt eines Behälterbauteils auch sowohl gestaltbedingt als auch materialbedingt leichter verformbar sein als der Basisabschnitt desselben Behälterbauteils.
  • Der Zusatz-Tankkörper oder/und der Zusatz-Einfüllleitungskörper können beispielsweise als faltenbalgähnliche Körper an das jeweilige Behälterbauteil: Tank oder/und Einfüllleitung, angebaut sein und sich im Falle einer Druckerhöhung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters unter Einwirkung des höheren Drucks gegen die elastischen Kräfte des Balgabschnitts der Zusatzkörper volumenvergrößernd verformen und nach Abbau der Druckerhöhung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters sich wieder in die ursprüngliche Gestalt zurückstellen.
  • Ebenso kann der Verformungsabschnitt durch eine elastische Membranhaut gebildet sein, welche einen Abschnitt der Tankwandung oder/und der Einfüllleitungswandung bilden kann.
  • Schließlich kann der Verformungsabschnitt auch ganz allgemein durch elastische Wandungsteile von Einfüllleitung oder/und Tank gebildet sein, etwa durch einen aus Gummi, Silikon, Kautschuk oder einem ähnlichen Elastomer gebildeten Axialabschnitt der Einfüllleitung.
  • Als reversibel verformbarer Zusatzkörper kann auch ein Gassack oder Gasballon gelten, welcher in Zeiten normalen, also nicht erhöhten Drucks, im Inneren des Flüssigkeitsbehälters schlaff an der Verbindungsstelle zu Tank bzw. Einfüllleitung vorliegt und im Falle eine Druckerhöhung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters vorübergehend mit Gas gefüllt wird.
  • Zwar ist es für die Funktion von Zusatztank- oder/und Zusatz-Einfüllleitungskörper nicht erforderlich, dass diese reversibel verformbar sind, aus Gründen eines definierten Behälterzustands während seines Betriebs ist es jedoch vorteilhaft, wenn der durch Verformung ausbildbare Zusatz-Tank- oder/und Zusatz-Einfüllleitungskörper reversibel verformbar ist und nach Rückführung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters auf den vor der Druckerhöhung herrschenden Druckwert wieder seine bei diesem Druckwert ursprünglich eingenommene Gestalt einnimmt.
  • Wie oben bereits dargelegt wurde, ist es dann, wenn ein im Wesentlichen starrer Zusatz-Tankkörper oder/und ein im Wesentlichen starrer Zusatz-Einfüllleitungskörper mit konstantem Zusatzvolumen am Tank bzw. an der Einfüllleitung vorgesehen sind, vorteilhaft, wenn deren Zusatzvolumen mit dem Aufnahmevolumen bzw. mit dem von der Einfüllleitung umgebenen Einfüllleitungsvolumen – je nach Anbringungsort des Zusatzkörpers – strömungsmechanisch kommunizierend verbunden ist, sodass sich Druckstöße im Gasraum im Flüssigkeitsbehälter in die Zusatzvolumina und damit in die jeweiligen Zusatzkörper hinein ausbreiten können, sodass dort die Energie der Druckstöße dissipiert werden kann.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zusatzvolumen eines Zusatzkörpers mittels einer Drossel, also etwa durch eine Engstelle mit kleinerem Strömungsquerschnitt, hindurch aus dem Aufnahmevolumen bzw. aus dem Einfüllleitungsvolumen erreichbar sind. Vorzugsweise ist daher zwischen dem Zusatz-Tankkörper und dem Tank oder/und dem Zusatz-Einfüllleitungskörper und der Einfüllleitung eine strömungsmechanische Drossel ausgebildet. Dies gilt bevorzugt sowohl für ausgebildete, also im Wesentlichen starre Zusatzkörper, wie auch für ausbildbare Zusatzkörper. Da jedoch ausbildbare Zusatzkörper aufgrund ihrer Verformungsarbeit zusätzlich mit der inneren Dämpfung ihres sich verformenden Materials zur Dämpfung von Druckstößen im Flüssigkeitsbehälter beitragen können, ist das Vorsehen einer strömungsmechanischen Drossel vor allen Dingen im Übergangsbereich von starren Zusatzkörpern und dem jeweiligen Behälterbauteil hilfreich, an dem sie ausgebildet sind. Deshalb ist gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn zwischen dem Zusatzvolumen des im Wesentlichen starren Zusatz-Tankkörpers und dem Aufnahmevolumen oder/und des im Wesentlichen starren Zusatz-Einfüllleitungskörpers und dem Einfüllleitungsvolumen eine Engstelle mit kleinerer Querschnittsfläche als eine zu beiden Seiten der Engstelle gelegene Querschnittsfläche von Zusatzvolumen und Aufnahme- bzw. Einfüllleitungsvolumen vorgesehen ist.
  • Da es für die Funktion des Zusatzkörpers vorteilhaft ist, wenn dieser frei von der im Flüssigkeitsbehälter eingefüllten Flüssigkeit bleibt, ist der bevorzugte Zusatzkörper der vorliegenden Erfindung ein Zusatz-Einfüllleitungskörper, welcher entsprechend seiner Bezeichnung an der Einfüllleitung ausgebildet oder durch Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters ausbildbar ist. Vorzugsweise sind nur an der Einfüllleitung Zusatzkörper ausgebildet oder ausbildbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist zur Vermeidung unnötigen Herstellungsaufwands bevorzugt am Tank kein das Aufnahmevolumen vergrößernder Zusatz-Tankkörper ausgebildet oder ausbildbar.
  • An der Einfüllleitung kann ein um eine die Einfüllleitung zentral längs ihrer Verlaufsrichtung durchsetzende virtuelle Einfüllleitungsverlaufsbahn vollständig umlaufender Axialabschnitt als ausgebildeter oder ausbildbarer Zusatz-Einfüllleitungskörper ausgestaltet sein. Ein derartiger Axialabschnitt lässt sich besonders einfach fertigungstechnisch realisieren, da hier lediglich zwischen zwei steiferen Basisabschnitten der Einfüllleitung ein Verformungsabschnitt angeschlossen zu werden braucht.
  • Der Axialabschnitt kann auch ein axialer Endabschnitt sein, welcher vorzugsweise ein näher beim Einleitungsort gelegener axialer Endabschnitt der Einfüllleitung ist, da dieser tankferne axiale Endabschnitt der Einfüllleitung aufgrund seiner tankfernen Lage mit nur sehr geringer Wahrscheinlichkeit von in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllter Flüssigkeit erreicht wird. Somit umgibt ein derartiger axialer Endabschnitt stets einen Gasraum der Einfüllleitung, was seine Funktionstüchtigkeit als Dämpfungskörper zur Dämpfung von Druckerhöhungsstößen im Inneren des Flüssigkeitsbehälters gewährleistet.
  • Die Einfüllleitung kann in Schwerkraftwirkungsrichtung zwischen Tankunterseite und Tankoberseite in diesen einmünden und kann insbesondere als Leitung, etwa als Rohr- oder Schlauchleitung, in das Aufnahmevolumen einragen.
  • Zur Sicherstellung einer Entlüftung des Flüssigkeitsbehälters beim Befüllen mit Flüssigkeit kann vorgesehen sein, dass dieser zusätzlich eine Entlüftungsleitung aufweist, welche das Aufnahmevolumen mit einem außerhalb des Tanks gelegenen Entweichungsort verbindet. Der Entweichungsort ist dabei ein vom Tank entfernt gelegener Ort am tankfernen Längsende der Entlüftungsleitung, an welchem aus dem Aufnahmevolumen verdrängtes Gas aus der Entlüftungsleitung entweicht, in der Regel in die Atmosphäre entweicht.
  • Die Entlüftungsleitung verläuft dabei in der Regel längs einer Entlüftungsleitungsbahn.
  • Weiter kann auch die Entlüftungsleitung zur Dämpfung von Druckerhöhungsspitzen oder -stößen im Gasraum der Entlüftungsleitung einen Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt mit einem, verglichen mit dem Strömungsquerschnitt der übrigen Entlüftungsleitung, größeren oder zumindest vergrößerbaren Strömungsquerschnitt aufweisen. Als Vergleichsgröße des Strömungsquerschnitts dienen dabei bevorzugt zu wenigstens einer oder zu beiden Seiten längs der Entlüftungsleitungsbahn gelegene Normal-Entlüftungsleitungsbahnabschnitte. Der Strömungsquerschnitt ist dabei jeweils in einer Ebene orthogonal zur Entlüftungsleitungsbahn zu betrachten.
  • Im Falle eines vergrößerbaren Strömungsquerschnitts im Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt ist dieser vorzugsweise reversibel vergrößerbar, sodass er nur bedarftsweise ein größeres Volumen einnimmt und einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die längs der Entlüftungsleitungsbahn beiderseits anschließenden Normal-Entlüftungsleitungsbahnabschnitte.
  • Dann, wenn auch der Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt einen vergrößerbaren, insbesondere reversibel vergrößerbaren, Strömungsquerschnitt aufweist, soll diese Strömungsquerschnittsvergrößerung durch eine Erhöhung des Drucks im Inneren der Entlüftungsleitung vergrößerbar, insbesondere reversibel vergrößerbar sein.
  • Bevorzugt ist der Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt jedoch ein starrer Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt, welcher unabhängig von dem in der Entlüftungsleitung herrschenden Gasdruck eine konstante Gestalt und damit einen konstant größeren Strömungsquerschnitt aufweist als die an ihn anschließenden Normal-Entlüftungsleitungsbahnabschnitte.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
  • 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters in einer grob schematischen Schnittansicht,
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters in einer grob schematischen Schnittansicht, und
  • 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters in einer grob schematischen Schnittansicht.
  • In 1 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Flüssigkeitsbehälters allgemein mit 10 bezeichnet. Der Flüssigkeitsbehälter 10 umfasst einen Tank 12, welcher ein Aufnahmevolumen 14 zur Aufnahme einer Flüssigkeit, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, welche zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reaktion (SCR = "Selective Catalyst Reduction") in einem Kraftfahrzeug verwendet wird.
  • Neben dem Tank 12 als ein Behälterbauteil umfasst der Flüssigkeitsbehälter 10 eine Einfüllleitung 16 als ein weiteres Behälterbauteil. Die Einfüllleitung 16 stellt eine strömungsmechanische Verbindung zwischen einem Einleitungsort 16a und dem Aufnahmevolumen 14 im Inneren des Tanks 12 her. Mit anderen Worten: Durch die Einfüllleitung 16 kann der Tank 12 an einem Einleitungsort 16a mit Flüssigkeit befüllt werden, welche durch die Einfüllleitung 16 vom Einleitungsort 16a in das Aufnahmevolumen 14 geleitet wird.
  • Der Einleitungsort 16a ist in dem gezeigten Beispiel das tankferne Längsende der Einfüllleitung 16, welches als Ankopplungsformation 16b zur Ankopplung eines Ausgabeendes eines nicht dargestellten Einfüllstutzens oder Zapfhahns ausgebildet sein kann.
  • Die Einfüllleitung 16 endet mit ihrem anderen Längsende 16c am oder im Aufnahmevolumen 14 des Tanks 12.
  • Weiter weist der Flüssigkeitsbehälter eine Entlüftungsleitung 18 auf, welche von ihrem tanknäheren Längsende 18a, das ebenfalls im Inneren des Aufnahmevolumens 14 des Tanks 12 liegen kann, zu einem Entweichungsort 18b führt, welcher ein beliebiger Entweichungsort zur Atmosphäre hin sein kann, welcher jedoch bevorzugt in die Einfüllleitung 16 öffnet, etwa im Bereich des Einleitungsorts 16a, etwa an der Ankopplungsformation 16b.
  • Durch die Entlüftungsleitung 18 kann Gas, welches sich zunächst im leeren oder weniger stark mit Flüssigkeit gefüllten Tank 12 befindet und welches durch einen Befüllungsvorgang mittels der Einfüllleitung 16 mit Flüssigkeit von dieser verdrängt wird, aus dem Aufnahmevolumen 14 und damit aus dem Tank 12 entweichen.
  • Bei derartigen Flüssigkeitsbehältern 10 kann es insbesondere dann, wenn die Einfüllleitung 16 und die Entlüftungsleitung 18 vom Flüssigkeitsspiegel im Aufnahmevolumen 14 erreicht und somit verschlossen werden, durch weiteres Einleiten von Flüssigkeit durch die Einfüllleitung 16 in das Aufnahmevolumen 14 des Tanks 12 zu einer Kompression des darin eingeschlossenen Gases und damit verbunden zu einer Druckerhöhung im Aufnahmevolumen 14 kommen. Dieser Druckanstieg kann zunächst durch den Staudruck der weiter durch die Einfüllleitung 16 einströmenden Flüssigkeit im Gleichgewicht gehalten werden.
  • Endet jedoch der Befüllungsvorgang, fällt der Staudruck der einströmenden Flüssigkeit und damit die Gleichgewichtssituation in der Einfüllleitung und damit auch in dem mit dem von der Einfüllleitung 16 umschlossenen Einfüllleitungsvolumen 20 kommunizierenden Aufnahmevolumen 14 weg, sodass sich der erhöhte Innendruck im Aufnahmevolumen 14 schlagartig über die Einfüllleitung 16, aber auch über die Entlüftungsleitung 18 abbauen kann. In der Folge kann bereits in den Tank 12 eingeleitete Flüssigkeit stoßartig am Einleitungsort 16a aus der Einfüllleitung 16 in unerwünschter Weise ausschwappen oder ausspritzen.
  • Im Stand der Technik ist zur Verhinderung dieses Effekts in der Einfüllleitung 16 ein Rückschlagventil angeordnet, das bei Vorliegen kritischer Druckverhältnisse schließt und somit eine Flüssigkeitsströmung vom Aufnahmevolumen 14 zum Entlüftungsort 16a verhindert. Dagegen kommt der Flüssigkeitsbehälter 10 der vorliegenden Erfindung ohne eine derartige Ventileinrichtung aus.
  • Die Einfüllleitung 16 erstreckt sich längs einer Einfüllleitungsverlaufsbahn EVB. Längs eines Axialabschnitts 22 der Einfüllleitung 16 ist an dieser ein Zusatz-Leitungskörper 24 ausgebildet (siehe linke Seite der Einfüllleitung 16 in 1). Auf der rechten Seite der Einfüllleitungsverlaufsbahn EVB ist in 1 eine alternative Ausbildung des Zusatz-Einfüllleitungskörpers 24 als Zusatz-Einfüllleitungskörper 24' dargestellt.
  • Der linksseitig dargestellte Zusatz-Einfüllleitungskörper 24 weist lokal einen bezogen auf eine zur Einfüllleitungsverlaufsbahn EVB orthogonale Schnittebene größeren Strömungsquerschnitt auf als ein außerhalb des Axialabschnitts 22 gelegener Basisabschnitt 26 der Einfüllleitung 16.
  • Der Zusatz-Einfüllleitungskörper 24 kann als starrer Zusatz-Einfüllleitungskörper 24 ausgebildet sein, in dessen Bereich (Axialabschnitt 22) die Einfüllleitung 16 pro Längeneinheit ein zusätzliches Einfüllleitungsvolumen 25 aufweist, verglichen mit dem Zustand, dass die Einfüllleitung 16 ausschließlich aus dem Basisabschnitt 26 gebildet wäre.
  • Der Zusatz-Einfüllleitungskörper 24 kann alternativ oder zusätzlich aus einem Werkstoff, etwa Gummi, Silikon, Kautschuk und dgl., gebildet sein, welcher einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweist als der Werkstoff des Basisabschnitts 26 der Einfüllleitung 16. In diesem Falle kann zusätzlich zu dem ohnehin bereits dauerhaft bereitgestellten Zusatzvolumen durch eine Druckerhöhung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 10 die Wandung des Zusatz-Einfüllleitungskörpers 24 bezogen auf die Einfüllleitungsverlaufsbahn EVB nach radial außen gedehnt und dadurch noch ein weiteres zusätzliches Einfüllleitungsvolumen 25 bereitgestellt werden.
  • Durch das Zusatz-Einfüllleitungsvolumen 25 und insbesondere durch das aufgrund von elastischer Verformung weiter im Falle einer Druckerhöhung ausbildbare Zusatz-Einfüllleitungsvolumen 25 kann ein schlagartiger Überdruckabbau im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 10 im Axialabschnitt 22 der Einfüllleitung 16 gedämpft und über einen längeren Zeitraum gestreckt werden, sodass ein ohne Zusatz-Einfüllleitungskörper 14 entstehender unerwünschter Überdruckstoß seinen Stoßcharakter verliert.
  • Im Vergleich zu der linksseitig dargestellten Alternative des Zusatz-Einfüllleitungskörpers 24 ist die rechtsseitig dargestellte Alternative eines Zusatz-Einfüllleitungskörpers 24' durch einen Werkstoff mit niedrigerem Elastizitätsmodul als der Werkstoff des Basisabschnitts 26, aber ohne dauerhaftes Zusatzvolumen realisiert, sodass sich der Zusatz-Einfüllleitungskörper 24' im Falle einer Druckerhöhung, insbesondere einer schlagartigen Druckerhöhung, im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 10 unter Bildung eines Zusatz-Einfüllleitungsvolumens bezogen auf die Einfüllleitungsverlaufsbahn EVB nach radial außen verformt, wobei durch das so vorübergehend gebildete Zusatz-Einfüllleitungsvolumen und durch die innere Dämpfung des Materials des Zusatz-Einfüllleitungskörpers 24' bei der vorzugsweise reversibel-elastischen Verformung wiederum ein Überdruckstoß im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 10 gedämpft und über einen zeitlich größeren Zeitraum verstreckt werden kann.
  • Das Risiko eines unerwünschten Ausschwappens von bereits in den Flüssigkeitsbehälter 10 eingeleiteter Flüssigkeit am Ende eines Befüllungsvorgangs kann dadurch erheblich vermindert oder gar beseitigt werden.
  • Zu demselben Zweck einer Dämpfung von Überdruckstößen in der Entlüftungsleitung 18 weist diese einen Abschnitt 28 größeren Leitungsquerschnitts auf.
  • Die Entlüftungsleitung 18, welche sich längs einer Entlüftungsleitungsbahn ELB erstreckt, weist im dargestellten Beispiel zwei Normal-Entlüftungsleitungsbahnabschnitte 30 auf, welche vorzugsweise einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen und welche zwischen sich den Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt 28 mit verglichen hierzu größerem Strömungsquerschnitt aufnehmen.
  • Durch die spontane Querschnittsverbreiterung im Bereich des Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt 28 kann hier ein ähnlicher Druckstoß-Dämpfungseffekt erzielt werden wie in der Einfüllleitung 16 im Axialabschnitt 22, welcher im Falle des Zusatz-Entlüftungsleitungskörpers 24' ein Verformungsabschnitt ist und welcher im Falle des Zusatz-Entlüftungsleitungskörpers 24 ein Verformungsabschnitt sein kann.
  • Im dargestellten Beispiel ist der Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitt 28 als starrer Abschnitt ausgebildet, etwa aus dem gleichen oder einem hinsichtlich des Elastizitätsmoduls ähnlichen Material wie die Normal-Entlüftungsleitungsbahnabschnitte 30.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden, als sie sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform ansonsten ausdrücklich verwiesen wird.
  • Gleiche und funktionsgleiche Bauteile bzw. Bauteilabschnitte wie in 1 sind in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
  • Die zweite Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in 1 lediglich durch die Gestalt und die Ausführung des Zusatz-Einfüllleitungskörpers 124.
  • Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist der Zusatz-Einfüllleitungskörper 124 im Axialabschnitt 122 starr ausgebildet und ist zusammen mit dem Basisabschnitt 126 der Einfüllleitung 116 im Wesentlichen formunveränderlich.
  • Verglichen mit der Einfüllleitung 116 in den Basisabschnitten 126 stellt der starre Zusatz-Einfüllleitungskörper 124 im Axialabschnitt 122 ein um die Einfüllleitungsverlaufsbahn EVB umlaufendes Zusatz-Einfüllleitungsvolumen 125 bereit.
  • Durch die spontane Durchmesservergrößerung im Axialabschnitt 122 kann eine in einer Gassäule im Einfüllleitungsvolumen 120 sich ausbreitende stoßartige Druckwelle abgedämpft werden.
  • Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, insbesondere dort zum Zusatz-Einfüllleitungskörper 24', ist der Zusatz-Einfüllleitungskörper 124 der zweiten Ausführungsform vorzugsweise aus dem gleichen Material gebildet wie der Basisabschnitt 126 der Einfüllleitung 116.
  • In 3 ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche nachfolgend nur insofern beschrieben werden wird, als sie sich von den ersten beiden Ausführungsformen unterscheidet, auf deren Beschreibung zur Erläuterung auch der dritten Ausführungsform ansonsten ausdrücklich verwiesen wird.
  • Gleich bzw. funktionsgleiche Bauteile bzw. Bauteilabschnitte wie in der ersten Ausführungsform sind in der dritten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 200.
  • In der dritten Ausführungsform ist der Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 seitlich von der Einfüllleitung 216 abstehend angeordnet. Das Zusatz-Einfüllleitungsvolumen 225, das durch den Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 bereitgestellt wird, ist über eine als Drossel wirkende Engstelle 240 mit dem Einfüllleitungsvolumen 220 strömungsmechanisch kommunizierend gekoppelt. Die Engstelle 240 weist einen geringeren Strömungsquerschnitt auf als die Einfüllleitung zur einen Seite und als das Zusatz-Einfüllleitungsvolumen 225 zur anderen Seite der Engstelle 240. Der Strömungsquerschnitt ist dabei orthogonal zu einer die Engstelle 240 in Einströmrichtung in den Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 durchsetzenden Längsachse 241 zu bestimmen.
  • Der Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 ist bevorzugt aus einem elastischen verformbaren Material gebildet, wie etwa Gummi, Silikon oder Kautschuk. Bei einer schlagartigen Druckerhöhung im Einfüllleitungsvolumen 220 kann sich daher das Zusatz-Einfüllleitungsvolumen 225 durch elastische, bevorzugt reversibel-elastische, Verformung des Zusatz-Einfüllleitungskörpers 224 noch weiter vergrößern. Der Zusatz-Einfülleitungskörper 224 hat in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine faltenbalgähnliche Gestalt.
  • Strichliniert ist als Alternative oder Zusatz zu dem Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 ein Zusatz-Tankkörper 242 dargestellt, welcher über eine Engstelle 244 mit dem Aufnahmevolumen 214 strömungsmechanisch kommunizierend gekoppelt ist. Der Zusatz-Tankkörper 242 stellt dabei ein Zusatz-Tankvolumen 246 bereit, welches im Falle einer Ausbildung des Zusatz-Tankkörpers 242 durch reversibel-elastisch verformbares Elastomermaterial im Falle einer schlagartigen Druckerhöhung im Inneren des Tanks 212 durch Verformung des Zusatz-Tankkörpers 242 noch weiter vergrößerbar ist.
  • Die elastisch verformbaren Zusatzkörper: Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 oder/und Zusatz-Tankkörper 242, können sich im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 210 stoßartig ausbreitende Druckerhöhungen zum einen durch das von ihnen bereitgestellte Zusatzvolumen 225 bzw. 246, zum anderen durch die weitere Vergrößerung dieses Zusatzvolumens 225 bzw. 246 und zum noch anderen durch die innere Dämpfung des elastisch verformbaren Materials während der Verformung dämpfen. Ein weiterer Dämpfungsbeitrag wird durch die Engstelle 240 bzw. 244 geleistet, mittels welcher die Zusatzkörper: Zusatz-Einfüllleitungskörper 224 oder/und Zusatz-Tankkörper 242, mit dem jeweiligen Volumen des sie tragenden Behälterbauteils: Einfüllleitung 216 oder/und Tank 212, verbunden sind.
  • Mit den in der vorliegenden Anmeldung vorgestellten Lösungen kann an einem Flüssigkeitsbehälter ein unerwünschtes Ausschwappen von bereits in den Flüssigkeitsbehälter eingefüllter Flüssigkeit am Ende eines Befüllungsvorgangs in vorteilhafter Weise verringert oder gar vermieden werden.

Claims (12)

  1. Flüssigkeitsbehälter (10; 110; 210) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Harnstofflösungsbehälter, umfassend als einen Behälterbauteil einen ein Aufnahmevolumen (14; 114; 214) umschließenden Tank (12; 112; 212) und als einen weiteren Behälterbauteil eine Einfüllleitung (16; 116; 216), welche einen außerhalb des Tanks (12; 112; 212) mit Abstand von diesem gelegenen Einleitungsort (16a; 116a; 216a) mit dem Aufnahmevolumen (14; 114; 214) strömungsmechanisch verbindet, wobei wenigstens ein Basisabschnitt des Tanks (12; 112; 212) und wenigstens ein Basisabschnitt (26; 126; 226) der Einfüllleitung (16; 116; 216) derart steif ausgebildet sind, dass diese sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Flüssigkeitsbehälters (10; 110; 210) im Wesentlichen nicht verformen, dadurch gekennzeichnet, dass am Tank (12; 112; 212) oder/und an der Einfüllleitung (16; 116; 216) wenigstens ein das Aufnahmevolumen (14; 114; 214) bzw. das von der Einfüllleitung (16; 116; 216) umgebene Einfüllleitungsvolumen (20; 120; 220) vergrößernder Zusatz-Tank- (242) bzw. Zusatz-Einfüllleitungskörper (24, 24'; 124; 224) ausgebildet oder durch Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (10; 110; 210) ausbildbar ist.
  2. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ausbildbarer Zusatz-Tankkörper (242) ein Verformungsabschnitt des Tanks (12) oder/und als ausbildbarer Zusatz-Einfüllleitungskörper (24, 24') ein Verformungsabschnitt (22) der Einfüllleitung (16) weniger steif ausgebildet ist, so dass der Verformungsabschnitt (22) sich bei ansonsten gleichen Bedingungen unter Einwirkung einer vorbestimmten Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (10) stärker im Sinne einer Vergrößerung des Volumens des den jeweiligen Verformungsabschnitt (22) aufweisenden Bauteils (16) verformt als der Basisabschnitt (26) desselben Bauteils (16).
  3. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (26) des Tanks (12) oder/und der Einfüllleitung (16) aus einem Basismaterial, etwa aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff, gebildet sind und dass der Verformungsabschnitt (22) des Tanks (12) oder/und der Einfüllleitung (16) aus einem vom Basismaterial verschiedenen Verformungsmaterial, etwa aus Gummi, Silikon, Kautschuk oder dergleichen, gebildet sind, wobei das Basismaterial einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als das Verformungsmaterial.
  4. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (22) des Tanks (12) oder/und der Einfüllleitung (16) eine Gestalt aufweist, welche selbst bei unterstellter Materialidentität von Verformungsabschnitt (22) und Basisabschnitt (26) eine geringere Steifigkeit aufweist als die Gestalt des Basisabschnitts (26), sodass sich der Verformungsabschnitt (22) unter Einwirkung einer vorbestimmten Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (10) stärker im Sinne einer Vergrößerung des Volumens des ihn aufweisenden Bauteils (16) verformt als der Basisabschnitt (26) desselben Bauteils (16).
  5. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Verformung ausbildbare Zusatz-Tank- (242) oder/und Zusatz-Einfüllleitungskörper (24, 24'; 224) reversibel verformbar ist und nach Rückführung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (10; 210) auf den vor der Druckerhöhung herrschenden Druckwert wieder seine bei diesem Druckwert ursprünglich eingenommene Gestalt einnimmt.
  6. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Wesentlichen starrer Zusatz-Tankkörper oder/und ein im Wesentlichen starrer Zusatz-Einfüllleitungskörper (124) mit konstantem Zusatzvolumen an dem Tank (112) bzw. an der Einfüllleitung (116) derart vorgesehen sind, dass das Zusatzvolumen (125) mit dem Aufnahmevolumen (114) bzw. mit dem von der Einfüllleitung (116) umgebenen Einfüllleitungsvolumen (120) strömungsmechanisch kommunizierend verbunden ist.
  7. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zusatzvolumen (225, 246) des Zusatz-Tankkörpers (242) oder/und des im Wesentlichen starren Zusatz-Einfüllleitungskörpers (224) und dem Aufnahmevolumen (214) bzw. dem Einfüllleitungsvolumen (220) eine Engstelle (240, 244) mit kleinerer Querschnittsfläche als eine zu beiden Seiten gelegene Querschnittsfläche von Zusatzvolumen (225, 246) und Aufnahme- (214) bzw. Einfüllleitungsvolumen (220) vorgesehen ist.
  8. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einfüllleitung (16; 116; 216) wenigstens ein das Einfüllleitungsvolumen (20; 120; 220) vergrößernder Zusatz-Einfülleitungskörper (24, 24'; 124; 224) ausgebildet oder durch Erhöhung des Drucks im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (10; 110; 210) ausbildbar ist, während am Tank (12; 112; 212) kein das Aufnahmevolumen (14; 114; 214) vergrößernder Zusatz-Tankkörper ausgebildet oder ausbildbar ist.
  9. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein um eine die Einfüllleitung (16; 116) zentral in Längsrichtung durchsetzende virtuelle Einfüllleitungsverlaufsbahn (EVB) vollständig umlaufender Axialabschnitt (22; 122) der Einfüllleitung (16; 116) als ausgebildeter oder ausbildbarer Zusatz-Einfülleitungskörper (24, 24'; 124) ausgestaltet ist.
  10. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich eine Entlüftungsleitung (18; 118; 218) aufweist, welche das Aufnahmevolumen (14; 114; 214) mit einem außerhalb des Tanks (12; 112; 212) gelegenen Entweichungsort (18b; 118b; 218b) verbindet.
  11. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (18; 118; 218) längs einer Entlüftungsleitungsbahn (ELB) verläuft, wobei die Entlüftungsleitung (18; 118; 218) längs eines Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitts (28; 128; 228) einen größeren oder vergrößerbaren, vorzugsweise reversibel vergrößerbaren, Strömungsquerschnitt aufweist als längs der Entlüftungsleitungsbahn (18; 118; 218) zu beiden Seiten des Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitts (28; 128; 228) gelegene Normal-Entlüftungsleitungsbahnabschnitte (30; 130; 230).
  12. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsquerschnitt des Dämpfungs-Entlüftungsleitungsbahnabschnitts (28; 128; 228) und damit das von diesem umgebene Entlüftungsleitungsabschnittsvolumen durch eine Erhöhung des Drucks im Inneren der Entlüftungsleitung reversibel vergrößerbar ist.
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