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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kfz-Betriebsflüssigkeitstank mit einem von einer Tankwandung eingefassten Aufnahmeraum, in welchen Betriebsflüssigkeit, insbesondere wässrige Harnstofflösung, durch eine die Tankwandung durchsetzende Einfüllöffnung einfüllbar ist und aus welchem eingefüllte Betriebsflüssigkeit durch eine die Tankwandung durchsetzende Entnahmeöffnung entnehmbar ist, wobei der Tank zur Aufnahme eines vorbestimmten Nenn-Betriebsflüssigkeitsvolumens ausgebildet ist, welches unter vorbestimmten Bedingungen einer vorbestimmten Füllhöhe entspricht.
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Dabei ist insbesondere – aber nicht nur – an einen SCR-Tank gedacht, also an einen Tank, welcher zur Aufnahme von wässriger Harnstofflösung ausgebildet ist, die dort zur Zuführung in das Abgas eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist. SCR steht dabei für "Selective Catalytic Reduction", also für eine selektive katalytische Reduktion, durch welche mithilfe von wässriger Harnstofflösung im Kfz-Abgas enthaltene Stickoxide zu quasi-inertem Stickstoff reduziert werden.
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Ein Problem von wässriger Harnstofflösung ist, dass sie unter den üblichen Atmosphärenbedingungen, denen Fahrzeuge ausgesetzt sind (etwa 1000 hPa Luftdruck) bereits bei einer Temperatur von –11 °C zu gefrieren beginnt. Das Einfrieren von wässriger Harnstofflösung es nicht nur ein Problem für die dann erschwerte Durchführung der selektiven katalytischen Reduktion im Kfz-Abgas, sondern stellt für einen die wässrige Harnstofflösung aufnehmenden Tank aufgrund seines Materialverhaltens beim Übergang von der flüssigen in die feste Phase eine erhebliche mechanische Belastung dar.
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Einfrier-Versuche mit Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks üblicher Bauformen des Standes der Technik, welche zur Aufnahme von wässriger Harnstofflösung ausgebildet und bestimmt sind, haben ein erstaunliches Einfrierverhalten von wässriger Harnstofflösung bei Unterschreiten ihres Gefrierpunktes gezeigt. Die in einem Betriebsflüssigkeitstank aufgenommene wässrige Harnstofflösung friert dabei von den Seiten zur Mitte hin, sodass zunächst ein flüssiger Kern im Zentrum der aufgenommenen Harnstofflösung verbleibt. Dieser flüssige Kern bewirkt schließlich beim Durchfrieren der Harnstofflösung eine lokale Ausbeulung an der freien Oberfläche der Harnstofflösung im Tank, die stets vorhanden ist, da im Betriebsflüssigkeitstank bei Befüllung mit dem Nenn-Betriebsflüssigkeitsvolumen stets ein Gasvolumen zwischen der Betriebsflüssigkeit, also im vorliegenden diskutierten Fall der wässrigen Harnstofflösung, und der Tankdecke verbleibt. Diese lokale Ausbeulung kann dann, wenn sie bis zur Tankdecke reicht, lokal eine sehr hohe Belastung auf die Tankdecke ausüben, die sogar deren Aufbrechen bewirken kann. Dieses Aufbrechen wird häufig noch dadurch erleichtert, dass Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks aus Kunststoff hergestellt sind und der verwendete Kunststoff in der Regel bei den beim Einfrieren von wässriger Harnstofflösung herrschenden niedrigen Temperaturen spröder ist als bei 20 °C und darüber.
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Aus dem Stand der Technik sind Kfz-Tanks zur Aufnahme von wässriger Harnstofflösung bekannt, bei welchen ein Einfrieren durch verstärkte thermische Isolation von Tankabschnitten zeitlich möglichst lange verzögert werden soll, so etwa aus der
DE 10 2008 054 645 A1 .
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Andere Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks, wie etwa die in der
US 1971026 A oder in der
EP 1510239 B1 offenbarten, verfolgen ein Konzept, wonach ein Teil der Tankwandung aus einem Kunststoff mit gegenüber der restlichen Tankwandung erheblich niedrigerem Elastizitätsmodul gefertigt ist, etwa aus elastomerem Kunststoff, wie Gummi, sodass das von der Tankwandung umgrenzte Aufnahmevolumen des Aufnahmeraums durch Verformung dieses weichelastischen Tankwandungsabschnitts vergrößert werden kann. Dieser Ansatz hat bei wässriger Harnstofflösung aufgrund des oben beschriebenen Einfrierverhaltens nur dann Aussicht auf Erfolg, wenn sich der weichelastische Tankwandungsabschnitt im Bereich der beim Einfrieren auftretenden lokalen Ausbeulung befindet. Dann wiederum ist es allerdings zusätzlich erforderlich, dass über diesem Tankwandungsabschnitt ausreichend freier Raum vorhanden ist, um eine Verformung des weichelastischen Tankwandungsabschnitts zu ermöglichen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Kfz-Betriebsflüssigkeitstank der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er unter Vermeidung der Randbedingungen der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ein Einfrieren der in ihn eingefüllten Betriebsflüssigkeit schadlos übersteht.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kfz-Betriebsflüssigkeitstank dadurch gelöst, dass – bei Betrachtung eines Bezugszustands des Tanks in einer Orientierung, die einer Einbaulage des fertig montierten Tanks in einem auf horizontalem Untergrund stehenden Fahrzeug entspricht – im Aufnahmeraum wenigstens eine flächige Trennwandformation vorgesehen ist, welche sich in einer ersten Richtung von der Tankdecke zum Tankboden hin und in einer zweiten Richtung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung erstreckt, wobei der Abstand eines tankbodennahen Endes der wenigstens einen Trennwandformation größer als Null und wenigstens abschnittsweise kleiner als die Füllhöhe über einem dem tankbodennahen Ende in Schwerkraftwirkungsrichtung gegenüberliegenden Tankbodenabschnitt ist, so dass die Trennwandformation bei Befüllung des Tanks mit dem Nenn-Betriebsflüssigkeitsvolumen in die eingefüllte Betriebsflüssigkeit eingetaucht ist.
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Mit der wenigstens einen flächigen Trennwandformation kann die Beweglichkeit der Betriebsflüssigkeit in einer Richtung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung eingeschränkt werden, sodass die Bildung der eingangs beschriebenen Ausbeulung beim Einfrieren insbesondere von wässriger Harnstofflösung erschwert wird. Aus diesem Grunde weist die flächige Trennwandformation die beschriebene Erstreckungsfläche auf, nämlich einmal von der Tankdecke zum Tankboden hin und ein weiteres Mal orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung. Diese beiden Richtungen spannen im Prinzip eine Fläche auf, vorzugsweise eine Ebene, die eine Flüssigkeitsströmung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung, also parallel zum Flüssigkeitsspiegel, verhindert.
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"Flächig" bedeutet dabei, dass die Trennwandformation in Dickenrichtung ihre geringste Ausdehnung aufweist. Die Dicke der Trennwandformation ist also kleiner, und kann sogar erheblich kleiner sein, als die Abmessung in Richtung von der Tankdecke zum Tankboden hin und als die Abmessung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung in den Aufnahmeraum hinein bzw. durch diesen hindurch.
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Dadurch, dass zwischen der wenigstens einen Trennwandformation und dem Tankboden ein von null verschiedener Abstand vorgesehen ist, ist eine vollständige Entleerung des Tanks trotz der wenigstens einen Trennwandformation grundsätzlich möglich. Denn aufgrund des beschriebenen Abstands zwischen Tankboden und Trennwandformation ist eine Strömung der Betriebsflüssigkeit in einem tankbodennahen Bereich des Tanks nicht eingeschränkt, sodass die Entnahme von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank, welche vorteilhafterweise im Bereich des Tankbodens erfolgt, durch die wenigstens eine Trennwandformation nicht behindert ist.
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Um sicherzustellen, dass wenigstens nach dem bestimmungsgemäßen Befüllen des Kfz-Betriebsflüssigkeitstank mit einem Nenn-Volumen einer Betriebsflüssigkeit die erfindungsgemäße Wirkung herstellbar ist, ist wenigstens in diesem Befüllungszustand die wenigstens eine Trennwandformation in die Betriebsflüssigkeit eingetaucht.
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Der oben genannte Bezugszustand gilt für die gesamte nachfolgende Beschreibung des erfindungsgemäßen Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks, sofern nichts Abweichendes ausgesagt ist.
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Eine positive willkommene Nebenwirkung der Anordnung der wenigstens einen flächigen Trennwandformation im Aufnahmeraum des Tanks ist, dass mit der Flüssigkeitsbewegung in Richtung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung auch eine von einem bestimmungsgemäß befüllten Tank ausgehende Geräuschemission verringert werden kann, da beispielsweise Schwappbewegungen der Flüssigkeit und damit verbunden ein schwallartiges Auftreffen der Flüssigkeit an einer Tankwandung und die damit verbundene Geräuschentwicklung verhindert oder wenigstens im Ausmaß verringert wird.
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Bevorzugt ist der Kfz-Betriebsflüssigkeitstank aus Kunststoff hergestellt, sei es durch Blasformverfahren oder/und durch Spritzgussverfahren. Vorzugsweise umfasst der hier diskutierte Tank eine Tank-Oberschale und eine Tank-Unterschale, welche zu dem Tank miteinander verbunden sein können. In diesem Falle ist die wenigstens eine Trennwandformation bevorzugt an der Tank-Oberschale, besonders bevorzugt ausschließlich an der Tank-Oberschale ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Trennwandformation einstückig mit einem Tankwandbauteil, etwa mit der zuvor beschriebenen Tank-Oberschale ausgebildet. Dies gilt bevorzugt nicht nur für die Verbindung der wenigstens einen Trennwandformation mit der Tankdecke, sondern auch für die Verbindung mit einer Tankseitenwand.
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Da es ausreicht, wenn die in den Tank eingefüllte Betriebsflüssigkeit in der Nähe des Bodentanks frei strömen kann, kann eine Flüssigkeitsströmung in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels dann besonders wirksam unterbunden werden, wenn die wenigstens eine Trennwandformation von der Tankdecke ausgehend zum Tankboden hin auskragt. Dort, wo die Trennwandformation von der Tankdecke auskragend ausgebildet ist, kann diese durch Betriebsflüssigkeit nicht "überschwappt" werden. Die wenigstens eine Trennwandformation kann beispielsweise als von der Tankdecke auskragende Rippe (beispielsweise hergestellt im Spritzgussverfahren) oder/und als von der Tankdecke ausgehende Einstülpung (beispielsweise hergestellt im blas- oder Spritzgussverfahren) ausgebildet sein. Die wenigstens eine Trennwandformation kann dann auch zur weiteren Versteifung des Tanks dienen.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine seitliche Umströmung der wenigstens einen flächigen Trennwandformation dadurch verhindert werden, dass die wenigstens eine Trennwandformation orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung von einer sich zwischen der Tankdecke und dem Tankboden erstreckenden Tankseitenwand weg in den Aufnahmeraum hinein verläuft. Auch hier kann die wenigstens eine Trennwandformation als Rippe oder/und als von der Tankseitenwand in den Aufnahmeraum hinein vorstehende Einstülpung ausgebildet sein und somit die Steifigkeit des Tanks insgesamt erhöhen.
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Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die wenigstens eine Trennwandformation orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung von einem ersten Tankseitenwandabschnitt weg durch den Aufnahmeraum hindurch bis zu einem vom ersten verschiedenen zweiten Tankseitenwandabschnitt verlaufen. Die Trennwandformation kann dadurch, dass sie zwei verschiedene Tankseitenwandabschnitte miteinander verbindet, überdies als eine Art Zuganker dienen, die eine Verformung des Tanks in ihrer Verlaufsrichtung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung bei Erhöhung des Innendrucks im Tank beschränkt oder sogar verhindert. Vorzugsweise verläuft die Trennwandformation daher zwischen zwei einander über den Aufnahmeraum hinweg gegenüberliegenden Tankseitenwandabschnitten, wenngleich nicht ausgeschlossen sein soll, dass die wenigstens eine Trennwandformation um eine zur Schwerkraftwirkungsrichtung parallele Krümmungsachse gekrümmt oder abgewinkelt sein und somit auch zwei Tankseitenwandabschnitte miteinander verbinden kann, welche zwischen sich einen Winkel im Bereich von 60 bis 120° einschließen.
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Die vorteilhafte Wirkung der flächigen Trennwandformation kann noch dadurch verstärkt werden, dass eine Mehrzahl von flächigen Trennwandformationen vorgesehen sind, die wie oben beschrieben ausgebildet sein können. Diese Mehrzahl von flächigen Trennwandformationen kann insbesondere dann, wenn sie sowohl von der Tankdecke zum Tankboden hin auskragt als auch zwei voneinander verschiedene Tankseitenwandabschnitten miteinander verbindend verläuft, wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Kammern bilden, in denen die Betriebsflüssigkeit wenigstens in einem flüssigkeitsspiegelnahen Bereich besonders gut immobilisiert ist. Zur effektiven Kammerbildung ist es vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Trennwandformationen wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Vorzugsweise verlaufen mehr als zwei Trennwandformationen, besonders bevorzugt alle Trennwandformationen, wenigstens abschnittsweise parallel zueinander, um eine Mehrzahl von möglichst einheitlichen Kammern mit einheitlichen statischen und dynamischen strömungsmechanischen Verhältnissen zu schaffen.
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Um die Bildung einer Ausbeulung beim Einfrieren nicht nur in einer einzigen Strömungsrichtung behindern zu können, während in einer zu dieser Strömungsrichtung und zur Schwerkraftwirkungsrichtung orthogonalen weiteren Strömungsrichtung sich eine Ausbeulung bilden kann, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Trennwandformationen einander kreuzen. Die wenigstens zwei sich kreuzenden Trennwandformationen schließen somit einen Winkel miteinander ein, vorzugsweise einen rechten Winkel. Bevorzugt ist eine Mehrzahl der in einer ersten Richtung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung verlaufenden Trennwandformationen wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig zueinander parallel und ist eine Mehrzahl der in einer mit der ersten Richtung einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, einschließenden zweiten Richtung verlaufenden, kreuzenden Trennwandformationen mindestens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig zueinander parallel.
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Um sicherzustellen, dass Betriebsflüssigkeit in dem Tank über einen möglichst langen Zeitraum nach der Befüllung mit einem Nenn-Betriebsflüssigkeitsvolumen im Falle eines Einfrierens eine Bildung einer Ausbeulung der einfrierenden Flüssigkeit verhindert, kann vorgesehen sein, dass der Abstand des tankbodennahen Endes wenigstens einer Trennwandformation von dem in Schwerkraftwirkungsrichtung gegenüberliegenden Tankbodenabschnitt weniger als zwei Drittel der Füllhöhe über dem Tankbodenabschnitt beträgt. Entscheidend ist dabei, dass eine ausgleichende Flüssigkeitsströmung in der Nähe des Tankbodens unbehindert bleibt, sich also die Trennwandformation bevorzugt nicht vollständig bis zum Tankboden erstreckt, wo bevorzugt die bestimmungsgemäße Entnahme der Flüssigkeit erfolgt. Um auch stärker entleerte Tanks gegen Kräfte der einführenden Flüssigkeit zu schützen, kann der Abstand des tankbodennahen Endes wenigstens einer Trennwandformation von dem in Schwerkraftwirkungsrichtung gegenüberliegenden Tankbodenabschnitt vorzugsweise weniger als die Hälfte, besonders bevorzugt weniger als ein Drittel der Füllhöhe über dem Tankbodenabschnitt betragen.
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Im Falle einer Anordnung mehrerer Trennwandformationen im Aufnahmeraum des Tanks können die einzelnen Trennwandformationen unterschiedlich nahe an den Tankboden angenähert sein. So kann der Abstand zwischen einem tankbodennahen Ende einer Trennwandformation und dem Tankboden im Bereich der Tankmitte geringer sein, da hier die größte Ausbeulungsneigung beim Einfrieren besteht. Zu den Wänden hin können diese Abstände dann größer werden.
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Steht dagegen die Minderung der Geräuschemission durch Schwappgeräusche im Vordergrund, können die Trennwandformationen in tankseitenwandnahen Bereichen stärker an den Tankboden angenähert sein, um effektiv lange Strömungswege orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung und ein damit verbundenes hartes, geräuschintensives Anschlagen von Flüssigkeit an den Tankseitenwänden zu verhindern. Die Trennwandformationen können jedoch auch unabhängig von dem Ort ihrer Anordnung im Aufnahmeraum gleichmäßig an den Tankboden angenähert sein.
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Darüber hinaus kann eine einzelne Trennwandformation über ihre Länge orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung hinweg einen konstanten Abstand zum Tankboden aufweisen. Gerade um die er in der Tankmitte verstärkte Neigung zur Bildung einer Ausbeulung beim Einfrieren zu behindern, kann jedoch der Abstand des tankbodennahen Endes einer Trennwandformation zum Tankboden in einem Längsmittenbereich der Trennwandformation kleiner sein als in einem oder in beiden Längsendbereichen der Trennwandformation.
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Grundsätzlich kann das tankbodennahe Ende der wenigstens einen Trennwandformation glatt sein und kann entweder parallel zum Tankboden verlaufen oder kann um eine zur Längserstreckungsrichtung der Trennwandformation parallele Krümmungsachse gekrümmt sein. Die Längserstreckungsrichtung ist in der Regel zur Strömungswirkungsrichtung orthogonal.
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Zur weiteren Behinderung von unerwünschten Strömungen der Betriebsflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels kann jedoch das tankbodennahe Ende wenigstens einer Trennwandformation eine von der oben beschriebenen glatten Kontur abweichende vorbestimmte Kontur aufweisen. Gerade zur Dissipation von kinetischer Energie in der Flüssigkeit kann eine Kontur mit sich in einer Richtung orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung ändernden Abständen des tankbodennahen Endes der Trennwandformation vom Tankboden hilfreich sein. Daher kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das tankbodennahe Ende der Trennwandformation beispielsweise eine bei Fortschreiten orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung sich wellen- oder/und zickzack-förmig abwechselnd dem Tankboden annähernde und wieder von diesem entfernende Oberfläche aufweist.
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Der erfindungsgemäße Kfz-Betriebsflüssigkeitstank ist oben anhand der bevorzugten Ausbildung zur Aufnahme von wässriger Harnstofflösung beschrieben. Anstelle von wässriger Harnstofflösung kann jedoch auch eine andere Betriebsflüssigkeit eines Kfz in dem Tank aufgenommen sein, etwa Kraftstoff, Kühlflüssigkeit oder Scheibenreinigungsflüssigkeit.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Kfz mit einem wie oben beschriebenen Kfz-Betriebsflüssigkeitstank. Dieses Kfz ist bevorzugt zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reduktion ausgebildet und weist daher bevorzugt eine SCR-Vorrichtung auf, mit einer Einspritzvorrichtung, welche zur Einspritzung von Flüssigkeit in einen Abgasstrahl ausgebildet ist, wobei die Einspritzvorrichtung über eine Flüssigkeitsleitung mit einer Entnahmeöffnung des Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben werden. Es stellt dar:
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1 eine grobschematische Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Kfz-Betriebsflüssigkeitstank.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks allgemein mit 10 bezeichnet. Der Betriebsflüssigkeitstank 10 umfasst im dargestellten Beispiel eine Tank-Oberschale 12 und eine Tank-Unterschale 14, welche mittels radial außen umlaufender Flansche 16 und 18 miteinander unter Bildung einer Fügefläche 20 in an sich bekannter Weise zu dem Tank 10 gefügt sind. Die Flansche 16 und 18 sind bevorzugt einstückig mit der Tank-Oberschale 12 bzw. der Tank-Unterschale 14 ausgebildet.
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Der Tank 10 ist in 1 grobschematisch in einem Längsschnitt dargestellt und zwar in einem Bezugszustand, welcher einem Zustand entspricht, in dem der Tank 10 in einem auf horizontalem Untergrund stehenden Fahrzeug vollständig montiert ist. Die zur Zeichenebene von 1 parallele Schwerkraftwirkungsrichtung ist in 1 mit g bezeichnet.
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Der Tank 10 umfasst eine Tankdecke 22, welche einem Tankboden 24 in Schwerkraftwirkungsrichtung g gegenüberliegt. Die Tankdecke 22 und der Tankboden 24 sind über Tankseitenwände 26, 28 und 30 miteinander verbunden. Eine weitere Tankseitenwand liegt vor der Zeichenebene von 1 und ist daher nicht dargestellt.
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Der Tank 10 umgrenzt einen Aufnahmeraum 32, welcher in dem in 1 dargestellten Bezugszustand nach oben begrenzt ist durch die Tankdecke 22, nach unten durch den Tankboden 24 und seitlich durch die Tankseitenwände 26, 28 und 30 sowie durch die weitere nicht dargestellte Tankseitenwand, die vor der Zeichenebene gelegen ist.
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Der Tank 10 kann durch eine Einfüllöffnung 34, welche bevorzugt in der Tankdecke 22 ausgeführt ist, mit einer Betriebsflüssigkeit B bis zu einer Füllhöhe F gefüllt werden. Hierzu kann Betriebsflüssigkeit B in Einfüllrichtung I durch die Einfüllöffnung 34 hindurch in den Aufnahmeraum 32 einströmen.
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Ebenso kann im Aufnahmeraum 32 gespeicherte Betriebsflüssigkeit B durch eine Entnahmeöffnung 36, welche bevorzugt im Tankboden 24 ausgebildet ist entnommen werden. Dann strömt die Betriebsflüssigkeit B in Entnahmerichtung A durch die Entnahmeöffnung 36 hindurch aus dem Tank 10 hinaus. Hierzu kann in der Entnahmeöffnung 36 ein in 1 nicht dargestelltes Entnahmemodul angeordnet sein, welches Funktionselemente enthält, wie etwa eine Förderpumpe, einen Füllstandssensor, eine Heizung und dergleichen. Das Entnahmemodul kann dann eine Abzapföffnung aufweisen, an welcher eine Flüssigkeitsleitung angeschlossen sein kann, welche zu einer Einspritzvorrichtung führt, um aus dem Tank 10 entnommene Flüssigkeit, hier: wässrige Harnstofflösung, zur selektiven katalytischen Reduktion in einen Abgasstrahl des den Tank 10 tragenden Kraftfahrzeugs einzuspritzen.
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Der erfindungsgemäße Kfz-Betriebsflüssigkeitstank 10 weist eine Mehrzahl von Trennwandformationen auf, wobei gleichgestaltige Trennwandformationen in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In 1 links kragen ausgehend von der Tankdecke 22 zwei kürzere Trennwandformationen 38 in Schwerkraftwirkungsrichtung g zum Tankboden 24 hin aus. In einem mittleren Bereich des Tanks 10, bzw. der Tankdecke 22, kragen zwei längere Trennwandformationen 40 in Schwerkraftwirkungsrichtung g zum Tankboden 24 hin aus. In 1 rechts von der Einfüllöffnung 34 kragt von der Tankdecke 22 eine als Einstülpung ausgestaltete Trennwandformation 42 zum Tankboden 22 hin aus. Die genannten Trennwandformationen 38, 40 und 42 sind flächige Formationen, die mit ihrer Längserstreckungsrichtung orthogonal zur Zeichenebene von 1 verlaufen. Die Trennwandformationen 38 und 40 sind rippenartige Trennwandformationen, die als Einstülpung ausgebildete Trennwandformation 42 fasst einen zum Außenbereich des Tanks 10 gehörenden Hohlraum 44 von mehreren Seiten ein.
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Die Trennwandformationen 38 sind zueinander ebenso parallel wie die Trennwandformationen 40 zueinander parallel sind. Darüber hinaus sind die Trennwandformationen 38 zu den Trennwandformationen 40 parallel. Weiter darüber hinaus sind die Trennwandformationen 38 und 40 jeweils zur Trennwandformation 42 parallel. Die Trennwandformationen 38, 40 und 42 erstrecken sich im dargestellten Beispiel über die gesamte Erstreckungslänge des Tanks 10 in Richtung orthogonal zur Zeichenebene von 1, d. h. die Trennwandformationen 38, 40 und 42 verlaufen von der vor der Zeichenebene von 1 gelegenen Tankseitenwand bis zu der hinter der Zeichenebene gelegenen Tankseitenwand 28 der Tank-Oberschale 12.
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Die Trennwandformationen 38, 40 und 42 werden im dargestellten Beispiel von einer weiteren Trennwandformation 46 gekreuzt, welche zwar ebenfalls von der Tankdecke 22 zum Tankboden 24 hin auskragt, jedoch in ihrer Längserstreckung zwischen den Tankseitenwänden 26 und 30 verläuft.
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Die Trennwandformationen 38, welche wie die Trennwandformationen 40 an ihrem tankbodennahen Ende 38a bzw. 40a eine im Wesentlichen ebene und zum Tankboden 24 parallele Grenzfläche 38a1 bzw. 40a1 aufweisen, kragen unterschiedlich weit von der Tankdecke 22 zum Tankboden 24 hin aus.
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Der Abstand a1 der tankbodennahen Enden 38a vom Tankboden 24 ist größer als der entsprechende Abstand a2 der tankbodennahen Enden 40a der Trennwandformationen 40. Dies muss nicht so sein und ist lediglich beispielhaft so dargestellt. Die Abstände a1 und a2 sind vorzugsweise über die Längserstreckungsrichtung der Trennwandformationen 38 und 40, also längs einer Richtung orthogonal zur Zeichenebene der 1 konstant – mit Ausnahme einer jeweiligen Endkrümmung im Übergang zur jeweiligen Seitenwand. Auch der Abstand des tankbodennahen Endes 42a der Trennwandformation 42 vom Tankboden 24 ist in Richtung orthogonal zur Zeichenebene von 1 konstant, nicht jedoch in einer Richtung parallel zur Zeichenebene.
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Während die Trennwandformationen 38 zwar wie alle anderen Trennwandformationen des Ausgangsbeispiels auch soweit von der Tankdecke 22 zum Tankboden 24 hin auskragen, dass sie bei Befüllung des Aufnahmeraums 32 mit einem Nenn-Betriebsflüssigkeitsvolumen von oben her in die eingefüllte Betriebsflüssigkeit B eintauchen, reichen die Trennwandformationen 38 nicht bis zur Fügefläche 20 zwischen Tank-Oberschale 12 und Tank Unterschale 14. Demgegenüber reichen die Trennwandformationen 40 in Schwerkraftwirkungsrichtung g bzw. in Auskragrichtung über die Fügefläche 20 hinaus in das Teilvolumen der Tank-Unterschale 14 hinein. Folglich sind die Trennwandformationen 40 nur im Bereich der Tank-Oberschale 12 mit den Tankseitenwänden einschließlich der in 1 sichtbaren Tankseitenwand 28 verbunden, vorzugsweise einstückig verbunden, um die Montage des Tanks 10 zu ermöglichen.
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Die als Einstülpung ausgestaltete Trennwandformation 42 reicht beispielsweise genau bis zur Fügefläche 20 und erstreckt sich damit genauso weit in Schwerkraftwirkungsrichtung g von der Tankdecke 22 weg, wie die zu den Tankseitenwänden 26 und 30 beitragenden Seitenwandabschnitte der Tank-Oberschale 12.
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Ganz grundsätzlich kann also eine Trennwandformation, welche in einer Tank-Teilschale ausgehend von der Tankdecke weg auskragen, hinter der Fügefläche der Tank-Teilschale zurückbleiben, über diese hinaus ragen oder die gleiche Auskraglänge aufweisen wie Seitenteile der Tank-Teilschale.
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Die Trennwandformationen 40 im mittleren Bereich des Tanks 10 sind vorzugsweise deshalb länger ausgeführt, d. h. der Abstand a2 ihrer tankbodennahen Enden 40a1 ist kürzer als die entsprechenden Abstände der übrigen parallelen Trennwandformationen 38 und 42, da gerade wässrige Harnstofflösung als bevorzugte in den Aufnahmeraum 32 eingefüllte Betriebsflüssigkeit B im Falle ihres Einfrierens bei Unterschreiten von etwa 11 °C bei einem nicht-unterteilten Aufnahmeraum des Standes der Technik in diesem Bereich eine erhebliche Ausbeulung zur Tankdecke 22 hin bilden würde. In dem mittleren Bereich – gemeint ist die Quermitte zwischen den Seitenwänden 26 und 30 – ist es daher besonders vorteilhaft, eine Strömung der im Tank 10 aufgenommen Betriebsflüssigkeit orthogonal zur Schwerkraftwirkungsrichtung g möglichst lange, d. h. selbst für noch kleine Rest-Füllmengen zu unterbinden. Der Abstand a2 ist daher im dargestellten Beispiel kleiner als die Hälfte der Füllhöhe F gewählt.
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Die Beweglichkeit der aufgenommen Betriebsflüssigkeit B in Richtung orthogonal zur Zeichenebene von 1 wird durch die Trennwandformation 46 und etwaige weitere zu dieser parallele Trennwandformationen eingeschränkt.
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Die Trennwandformation 46 ist beispielsweise mit einem sich in Längserstreckungsrichtung der Trennwandformation 46 ändernden Abstand b dargestellt. Abweichend hiervon kann jedoch auch die Trennwandformation 46 einen im Wesentlichen konstanten Abstand b über ihre Längserstreckung aufweisen oder/und können eine oder mehrere der Trennwandformationen 38, 40 und 42 einen sich in Längserstreckungsrichtung ändernden Abstand aufweisen.
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Zwischen den Trennwandformationen, insbesondere zwischen den sich kreuzenden Trennwandformationen können zum Tankboden 24 hin offene Kammern gebildet werden, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die Kammern 48 und 50 mit Bezugszeichen versehen sind. Um einen Gasdruckausgleich zwischen den Kammern zu ermöglichen, können Durchgänge durch eine Trennwandformation gebildet sein, beispielsweise indem eine Trennwandformation von ihrem tankbodennahen Ende her zur Tankdecke 22 hin geschlitzt ist und zwar bis über die Füllhöhe F hinaus geschlitzt ist. Um die Eigenschaft der Trennwandformation, eine Beweglichkeit der Betriebsflüssigkeit B im Tank 10 in einer Richtung orthogonal zur flächigen Erstreckung der Trennwandformation zu behindern, durch die Möglichkeit des Gasdruckausgleichs nicht zu sehr zu beeinträchtigen, ist eine solche Schlitzung vorzugsweise mit geringer Spaltbreite, etwa in der Größenordnung der Wanddicke der Trennwandformation ausgebildet. Sofern die Trennwandformation keine konstante Wanddicke aufweist, etwa weil sie sich von der Tankdecke 22 weg zum Tankboden 24 hin verjüngt, wird bevorzugt die Wandstärke der Trennwandformation 10 mm vor dem tankbodennahen Ende als Bezugs-Wandstärke herangezogen. Die Spaltweite der Schlitzung für den Gasdruckausgleich liegt dann vorzugsweise im Bereich der Bezugs-Wandstärke +/–1 mm.
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An dem tankbodennahen Ende 42a der als Einstülpung ausgebildeten Trennwandformation 42 sind zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Gestaltung der zum Tankboden 24 hinweisenden Endfläche dargestellt. Im Gegensatz zu den Endflächen 38a1 und 40a1 der Trennwandformationen 38 bzw. 40, die eben und zum Tankboden 24 parallel sind, ist die Endfläche der Trennwandformation 42 konturiert. In der rechten Hälfte der Trennwandformation 42 ist die Endfläche 42a1 des tankbodennahen Endes 42a zickzackförmig ausgebildet, mit sich bei Fortschreiten parallel zur Zeichenebene der 1 periodisch änderndem Abstand der Endfläche 42a1 zum Tankboden 24.
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Auch die rechte Hälfte der Trennwandformation 42 bzw. ihre Endfläche weist einen sich bei Fortschreiten parallel zur Zeichenebene der 1 periodisch ändernden Abstand auf, allerdings ist diese Endfläche 42a1' nicht zickzackförmig konturiert, sondern wellenförmig, d. h. ohne Spitzen und ohne spitze Täler.
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Die Darstellung von 1 soll nicht dahingehend verstanden werden, dass nur als Einstülpungen ausgebildete Trennwandformationen eine konturierte tankbodennahe Endfläche aufweisen können. Dies kann auch bei den rippenförmigen Trennwandformationen 38, 40 und 46 der Fall sein. Durch eine solche Konturierung der tankbodennahen Endfläche einer Trennwandformation kann zusätzlich kinetische Energie der in dem Tank 10 aufgenommenen Betriebsflüssigkeit abgebaut werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008054645 A1 [0005]
- US 1971026 A [0006]
- EP 1510239 B1 [0006]
