DE102016226028A1 - Storage tank for storing a freezable operating or auxiliary substance - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Vorratstank (1) zur Bevorratung eines gefrierfähigen Betriebs- oder Hilfsstoffs (2), insbesondere eines Reduktionsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, wobei im oder am Vorratstank (1) eine elektrische Heizeinrichtung (3) zur Beheizung eines Tankvolumens (4) angeordnet ist, in dem der Betriebs- oder Hilfsstoffs (2) aufgenommen ist. Erfindungsgemäß ist in einer das Tankvolumen (4) begrenzenden Wandung (5) des Vorratstanks (1) mindestens ein passives Wärmeleitelement (6) integriert, das mit der elektrischen Heizeinrichtung (3) wärmeübertragend verbunden ist.The invention relates to a storage tank (1) for storing a freezable operating or auxiliary substance (2), in particular a reducing agent for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine, wherein in or on the storage tank (1) an electrical heating device (3) for heating a tank volume (4 ) is arranged, in which the operating or auxiliary substance (2) is received. According to the invention, at least one passive heat-conducting element (6) is integrated in a wall (5) of the storage tank (1) delimiting the tank volume (4), which is heat-transmittingly connected to the electric heating device (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen Vorratstank zur Bevorratung eines gefrierfähigen Betriebs- oder Hilfsstoffs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a storage tank for storing a freezable operating or auxiliary substance with the features of the preamble of claim 1.
Bei dem gefrierfähigen Betriebs- oder Hilfsstoff kann es sich insbesondere um ein Reduktionsmittel, beispielsweise um eine wässrige Harnstofflösung, zur Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors handeln. Ein solches Reduktionsmittel ist zum Beispiel unter dem Markennamen „AdBlue“ bekannt.The freezable operating or auxiliary substance may in particular be a reducing agent, for example an aqueous urea solution, for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine. Such a reducing agent is known, for example, under the brand name "AdBlue".
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Vorratstanks zur Bevorratung von Reduktionsmitteln, wie beispielsweise einer wässrigen Harnstofflösung, bekannt, die beheizbar sind. Auf dieses Weise soll ein Gefrieren des Reduktionsmittels verhindert und/oder bereits gefrorenes Reduktionsmittel wieder aufgetaut werden, damit auch bei tiefen Außentemperaturen flüssiges Reduktionsmittel zur Verfügung steht, das mittels eines Fördermoduls angesaugt und einem Abgasnachbehandlungssystem zugeführt werden kann. Zur Beheizung werden in der Regel elektrische Heizeinrichtungen eingesetzt, die in der Nähe des Fördermoduls angeordnet sind, um zumindest im Ansaugbereich des Fördermoduls eine gewisse Menge an flüssigem Reduktionsmittel bereit zu halten.Storage tanks for storing reducing agents, such as, for example, an aqueous urea solution, which can be heated, are known from the prior art. In this way, a freezing of the reducing agent is prevented and / or already frozen reductant thawed again, so even at low ambient temperatures liquid reducing agent is available, which can be sucked by means of a conveyor module and fed to an exhaust aftertreatment system. For heating usually electrical heaters are used, which are arranged in the vicinity of the conveyor module, at least in the intake of the delivery module to keep a certain amount of liquid reducing agent ready.
Aus der Offenlegungsschrift
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Beheizung eines in einem Vorratstank aufgenommenen gefrierfähigen Betriebs- oder Hilfsstoffs, insbesondere eines Reduktionsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, zu optimieren. Insbesondere soll ein Vorratstank angegeben werden, der besonders effizient beheizbar ist, so dass bei tiefen Außentemperaturen eine größere Menge flüssigen Betriebs- oder Hilfsstoffs zur Verfügung steht. Ferner soll der Vorratstank einfach und kostengünstig herstellbar sein.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to optimize the heating of a recorded in a storage tank freezable operating or auxiliary material, in particular a reducing agent for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine. In particular, a storage tank should be specified, which is particularly efficient heated, so that at low outdoor temperatures, a larger amount of liquid operating or auxiliary material is available. Furthermore, the storage tank should be easy and inexpensive to produce.
Zur Lösung der Aufgabe wird der Vorratstank mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the storage tank is specified with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Zur Bevorratung eines gefrierfähigen Betriebs- oder Hilfsstoffs, insbesondere eines Reduktionsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, wird ein Vorratstank mit einer elektrischen Heizeinrichtung vorgeschlagen. Die elektrische Heizeinrichtung ist dabei in oder an dem Vorratstank angeordnet, so dass hierüber ein Tankvolumen beheizbar ist, in dem der Betriebs- oder Hilfsstoffs aufgenommen ist. Erfindungsgemäß ist in einer das Tankvolumen begrenzenden Wandung des Vorratstanks mindestens ein passives Wärmeleitelement integriert, das mit der elektrischen Heizeinrichtung wärmeübertragend verbunden ist.For storing a freezable operating or auxiliary substance, in particular a reducing agent for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine, a storage tank with an electric heating device is proposed. The electric heater is arranged in or on the storage tank, so that a tank volume can be heated, in which the operating or auxiliary substance is received. According to the invention, at least one passive heat-conducting element is integrated in a wall of the storage tank bounding the tank volume, which is heat-transmittingly connected to the electric heating device.
Im Unterschied zur elektrischen Heizeinrichtung erzeugt das passive Wärmeleitelement selbst keine Wärme. Denn das passive Wärmeleitelement dient lediglich der Verteilung der Wärme, die durch die elektrische Heizeinrichtung erzeugt wird. Das heißt, dass das passive Wärmeleitelement keinen elektrischen Anschluss an eine Stromquelle erfordert. Dadurch reduziert sich der Anschluss- und Leitungs-aufwand, so dass der vorgeschlagene Vorratstank einfach und kostengünstig herstellbar ist.In contrast to the electric heater, the passive heat-conducting element itself does not generate heat. For the passive heat-conducting only serves the distribution of heat generated by the electric heater. That is, the passive heat conducting element does not require electrical connection to a power source. This reduces the connection and line expenses, so that the proposed storage tank is simple and inexpensive to produce.
Zudem wird durch eine Verteilung der Wärme über das passive Wärmeleitelement eine höhere Effizienz der elektrischen Heizeinrichtung erreicht. Denn über das passive Wärmeleitelement kann die Wärme großflächig verteilt werden. Dies gilt insbesondere, wenn mehr als nur ein passives Wärmeleitelement in die Wandung des Vorratstanks integriert ist oder sich zumindest ein passives Wärmeleitelement über eine möglichst große Fläche der das Tankvolumen begrenzenden Wandung erstreckt.In addition, a higher efficiency of the electric heating device is achieved by a distribution of heat over the passive heat conducting element. Because of the passive heat-conducting element, the heat can be distributed over a large area. This applies in particular when more than just a passive heat-conducting element is integrated into the wall of the storage tank or at least one passive heat-conducting element extends over as large an area as possible of the wall defining the tank volume.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass das passive Wärmeleitelement ein Flächengebilde ist. In der Ausgestaltung als Flächengebilde kann die Wärme besonders großflächig verteilt werden. Das Flächengebilde kann sich dabei über die gesamte das Tankvolumen begrenzende Wandungsfläche erstrecken oder zumindest über den Teilbereich der Wandung, die in Kontakt mit dem Betriebs- oder Hilfsstoff steht. Die Wärme wird dann über die Wandung unmittelbar auf den Betriebs- oder Hilfsstoff übertragen. Als Flächengebilde ist das passive Wärmeleitelement zudem einfach in die Wandung des Vorratstanks integrierbar. Beispielsweise kann das passive Wärmeleitelement bei der Herstellung des Vorratstanks in eine Form mit eingelegt werden. Ferner kann das Flächengebilde zur Auskleidung des Vorratstanks genutzt werden, wobei vorzugsweise durch eine zusätzliche Innenbeschichtung ein direkter Kontakt des passiven Wärmeleitelements mit dem Betriebs- oder Hilfsstoff vermieden wird, um beispielsweise Schäden durch Korrosion zu verhindern.According to a preferred embodiment of the invention it is therefore proposed that the passive heat conducting element is a sheet. In the embodiment as a sheet, the heat can be distributed over a large area. The fabric may extend over the entire wall surface delimiting the tank volume or at least over the partial region of the wall which is in contact with the operating or auxiliary material. The heat is then transferred via the wall directly to the operating or auxiliary material. As a fabric, the passive heat conducting element is also easy to integrate into the wall of the storage tank. For example, the passive heat-conducting element can be inserted into a mold during the production of the storage tank. Furthermore, the sheet for lining the Storage tanks are used, preferably by an additional inner coating direct contact of the passive Wärmeleitelements with the operating or auxiliary material is avoided, for example, to prevent damage due to corrosion.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das passive Wärmeleitelement netz- oder gitterartig ausgebildet ist. Die Zwischenräume der Netz- oder Gitterstruktur optimieren den Verbund des passiven Wärmeleitelements mit der Wandung des Vorratstanks. Das passive Wärmeleitelement kann in diesem Fall zugleich als Armierung zwecks Erhöhung der mechanischen Stabilität des Vorratstanks eingesetzt werden. Ferner kann durch die Netz- oder Gitterstruktur die Oberfläche des passiven Wärmeleitelements und damit die Wärmeübertragungsfläche vergrößert werden.In a further development of the invention, it is proposed that the passive heat-conducting element is designed to be net or lattice-like. The interstices of the mesh or grid structure optimize the composite of the passive heat conducting element with the wall of the storage tank. The passive heat-conducting element can be used in this case at the same time as a reinforcement in order to increase the mechanical stability of the storage tank. Furthermore, by the mesh or grid structure, the surface of the passive heat conducting element and thus the heat transfer surface can be increased.
Vorteilhafterweise ist das passive Wärmeleitelement aus Metall bzw. aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Metalle weisen in der Regel eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass sie sich zur Verteilung von Wärme besonders gut eignen. Beispielsweise kann das passive Wärmeleitelement ein Metall- oder Drahtgitter sein.Advantageously, the passive heat-conducting element is made of metal or of a metallic material. Metals usually have a high thermal conductivity, so they are particularly well suited for the distribution of heat. For example, the passive heat conducting element may be a metal or wire mesh.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das passive Wärmeleitelement vollständig in einem Material der Wandung des Vorratstanks eingebettet ist. Das heißt, dass das passive Wärmeleitelement nicht in Kontakt mit dem im Vorratstank aufgenommenen Betriebs- oder Hilfsstoff gelangt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Vorratstank der Bevorratung aggressiver Betriebs- oder Hilfsstoffe, wie beispielsweise eines Reduktionsmittels in Form einer wässrigen Harnstofflösung, dient. Im Falle eines metallischen passiven Wärmeleitelements kann dieses zudem vor Korrosion geschützt werden.Furthermore, it is proposed that the passive heat-conducting element is completely embedded in a material of the wall of the storage tank. This means that the passive heat-conducting element does not come into contact with the operating or auxiliary substance received in the storage tank. This is particularly advantageous if the storage tank is used for storing aggressive operating or auxiliary substances, such as, for example, a reducing agent in the form of an aqueous urea solution. In the case of a metallic passive Wärmeleitelements this can also be protected against corrosion.
Zur vollständigen Einbettung des passiven Wärmeleitelements in die Wandung des Vorratstanks kann diese ein- oder zweischalig aufgebaut sein. Bei einem zweischaligen Aufbau ist das passive Wärmeleitelement bevorzugt zwischen den beiden Schalen angeordnet, und zwar weiterhin bevorzugt in der Weise, dass keine mit Luft gefüllten Hohlräume das Wärmeleitelement umgeben. Denn diese würden isolierend wirken und die Wärmeübertragung behindern. Bei einem einschaligen Aufbau der Wandung des Vorratstanks ist vorzugsweise das passive Wärmeleitelement bei der Herstellung des Vorratstanks mit in die Form eingelegt worden.For complete embedding of the passive heat-conducting element in the wall of the storage tank, this can be constructed on one or two shells. In a two-shell construction, the passive heat-conducting element is preferably arranged between the two shells, and more preferably in such a way that no air-filled cavities surround the heat-conducting element. Because these would have an insulating effect and hinder the heat transfer. In a single-shell construction of the wall of the storage tank, the passive heat-conducting element has preferably been inserted into the mold during production of the storage tank.
Unabhängig davon, ob die Wandung ein- oder zweischalig aufgebaut ist, erfolgt die Anordnung des passiven Wärmeleitelements bevorzugt in der Weise, dass es weiter innenliegend angeordnet ist, um die Wärmeübertragung nach innen zu fördern. Das heißt, dass das passive Wärmeleitelement zum Tankvolumen hin von einer vergleichsweisen dünnen Materialschicht bzw. Innenschale der Wandung abgedeckt wird.Regardless of whether the wall is constructed with one or two shells, the arrangement of the passive heat-conducting element is preferably carried out in such a way that it is arranged further inwards in order to promote heat transfer inwards. This means that the passive heat-conducting element to the tank volume is covered by a comparatively thin layer of material or inner shell of the wall.
Die das passive Wärmeleitelement aufnehmende Wandung des Vorratstanks ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Der Kunststoff schützt das passive Wärmeleitelement vor etwaigen aggressiven Betriebs- oder Hilfsstoffen, die in dem Vorratstank bevorratet werden.The passive heat-conducting element receiving wall of the storage tank is preferably made of plastic. The plastic protects the passive heat-conducting element from any aggressive operating or auxiliary substances that are stored in the storage tank.
Vorzugsweise ist die elektrische Heizeinrichtung in einem Bodenbereich des Vorratstanks angeordnet, da sich dort flüssiger Betriebs- oder Hilfsstoff schwerkraftgetrieben sammelt. Die sich dort ansammelnde Menge kann dann unter Zuhilfenahme eines Fördermoduls an ihren Bestimmungsort gefördert werden.Preferably, the electrical heating device is arranged in a bottom region of the storage tank, since there accumulates liquid operating or auxiliary gravity-driven. The amount accumulating there can then be promoted to its destination with the aid of a subsidy module.
Die elektrische Heizeinrichtung und das Fördermodul sind zweckmäßigerweise nah beieinander angeordnet. Das heißt, dass die Anordnung des Fördermoduls vorzugsweise ebenfalls in einem Bodenbereich des Vorratstanks erfolgt. Der Ansaugbereich des Fördermoduls kann somit weitgehend frostfrei gehalten werden.The electric heater and the conveyor module are suitably arranged close to each other. This means that the arrangement of the conveyor module preferably also takes place in a bottom area of the storage tank. The intake of the delivery module can thus be kept largely frost-free.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vorratstank.A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. This shows a schematic longitudinal section through a storage tank according to the invention.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Der in der Figur dargestellte Vorratstank
Die Reichweite der elektrischen Heizeinrichtung
Um eine größere Menge an flüssigem Betriebs- oder Hilfsstoff
Um das passive Wärmeleitelement
Aufgrund der über das passive Wärmeleitelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |