DE102017114333A1

DE102017114333A1 - Betriebsflüssigkeitstank

Info

Publication number: DE102017114333A1
Application number: DE102017114333.5A
Authority: DE
Inventors: Nicolai Schumacher; Alexander Pechan
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2019-01-03
Also published as: US11498414B2; WO2019002087A1; CN110945221A; US20200139807A1; CN110945221B; EP3645843A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Betriebsflüssigkeitstank 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bevorratung eines wässrigen Additivs, mit einer Tankwand 2 aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tankwand 2 einen Oberboden 3, einen Unterboden 4 und Seitenwände 5 umfasst, die Tankwand 2 ein Tankvolumen 6 begrenzt, wobei das Tankvolumen 6 eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite aufweist, mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung, die einen oder mehrere Heizkörper 9 umfasst, wobei der Heizkörper 9 in eine äußere Vertiefung der Tankwand 2 oder in eine äußere Einziehung oder eine Öffnung der Tankwand 2 oder in eine innere einstückig mit der Tankwand 2 ausgebildete, sich in das Tankvolumen 6 erstreckende Struktur eingesetzt ist, wobei sich der Heizkörper 9 über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens 6 erstreckt und außerhalb des Tankvolumens 6 elektrisch kontaktiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Betriebsflüssigkeitstank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bevorratung eines wässrigen Additivs, mit einer Tankwand aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tankwand einen Oberboden, einen Unterboden und Seitenwände umfasst, die Tankwand ein Tankvolumen begrenzt und wobei das Tankvolumen eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite aufweist, wobei der Betriebsflüssigkeitstank eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung aufweist.
Betriebsflüssigkeiten in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Scheibenwaschflüssigkeit, Additive zur Abgasentstickung und dergleichen können bei tiefen Umgebungstemperaturen einfrieren. Das ist insbesondere bei Additiven zur Abgasentstickung nicht wünschenswert, da ein System zur Abgasreinigung nicht zur Verfügung steht, solange kein Additiv gefördert wird.
Moderne Diesel-PKW sind mit Systemen zur selektiven katalytischen Abgasentstickung (SCR Katalysatoren) ausgestattet. Dem bei einem solchen System im Abgasstrang des PKW angeordneten Katalysator wird dabei eine wässrige Harnstofflösung, die auch unter dem Handelsnamen „Ad Blue“ bekannt ist, zugeführt. Die Harnstofflösung wird in einem Betriebsflüssigkeitstank im PKW bevorratet. Bei Umgebungstemperaturen von weniger als 11 °C unter Atmosphärendruck beginnt die Harnstofflösung einzufrieren. Um das zu verhindern, sind beheizte Betriebsflüssigkeitstanks bekannt. Auch ist es bekannt, die zur Dosierung der Harnstofflösung erforderlichen Leitungen und Injektoren zu beheizen.
Ein beheizbarer Betriebsflüssigkeitstank zur Bevorratung einer wässrigen Harnstofflösung ist beispielsweise in der DE 10 2014 223 517 A1 beschrieben. Der in dieser Druckschrift beschriebene Kraftfahrzeug Betriebsflüssigkeitstank umfasst eine flächige Heizeinrichtung mit einer elektrischen Widerstandsleistung, die sandwichartig zwischen zwei Kunststofffolien angeordnet ist. Solche innenliegenden flexiblen Heizungen müssen medienbeständig sein und sind anfällig gegen Belastungen durch Eisdruck oder gegen Krafteinwirkungen durch die innerhalb des Betriebsflüssigkeitstanks bedingt durch die Fahrdynamik hin und her schwappende Flüssigkeit.
Grundsätzlich ist ein Aufheizen des Tankvolumens von unten mit dem Nachteil behaftet, dass sich im unteren Teil des Tankvolumens eine Kavität innerhalb des sich in dem Tankvolumen befindenden Eisblocks bildet, und zwar im Bereich der zumeist untenliegenden Entnahmestelle des Behälters. Dadurch wird ein weiteres Auftauen des Eises zumeist verhindert, da sich der Wärmeübergang durch die Bildung der Kavität von dem Heizkörper oder dem Heizelement auf das Eis verschlechtert bzw. nicht mehr stattfindet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen beheizbaren Betriebsflüssigkeitstank der eingangs genannten Art bereitzustellen, der die zuvor beschriebenen Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft einen Betriebsflüssigkeitstank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bevorratung eines wässrigen Additivs, beispielsweise einer Harnstofflösung für die selektive katalytische Abgasentstickung, mit einer Tankwand aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tankwand einen Oberboden, einen Unterboden und Seitenwände umfasst, die Tankwand ein Tankvolumen begrenzt, wobei das Tankvolumen eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite aufweist, mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung, die einen oder mehrere Heizkörper umfasst, wobei der Heizkörper in eine äußere Vertiefung der Tankwand oder in eine äußere Einziehung oder eine Öffnung der Tankwand oder in eine innere, einstückig mit der Tankwand ausgebildete, sich in das Tankvolumen erstreckende Struktur eingesetzt ist, wobei sich der Heizkörper über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens erstreckt und außerhalb des Tankvolumens elektrisch kontaktiert ist.
Der Betriebsflüssigkeitstank gemäß der Erfindung kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff auf der Basis von einem HDPE oder von PP ausgebildet sein. Der Betriebsflüssigkeitstank kann spritzgegossen oder blasgeformt oder tiefgezogen oder rotationsgesintert sein.
Zweckmäßigerweise umfasst der Betriebsflüssigkeitstank Mittel zur Entnahme und Förderung des Additivs, beispielsweise eine Pumpe. Zusätzlich kann der Betriebsflüssigkeitstank wenigstens einen Füllstandsgeber sowie einen Qualitätssensor aufweisen.
Unter dem Oberboden des Betriebsflüssigkeitstanks ist derjenige Teil der Tankwand zu verstehen, der sich in Einbaulage des Betriebsflüssigkeitstanks oben befindet. Unter dem Unterboden des Betriebsflüssigkeitstanks ist derjenige Teil der Tankwand zu verstehen, der sich in Einbaulage des Betriebsflüssigkeitstanks im PKW unten befindet.
Als Höhe des Tankvolumens im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen Unterboden und Oberboden der Tankwand zu verstehen.
Der Betriebsflüssigkeitstank gemäß der Erfindung kann einteilig sowie auch mehrteilig ausgebildet sein. Die Pumpe, der Füllstandsgeber und gegebenenfalls der Qualitätssensor können Teil eines sogenannten Fördermoduls sein, das auswechselbar in den Betriebsflüssigkeitstank eingesetzt ist.
Der Heizkörper des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung kann so bezüglich des Tankvolumens angeordnet sein, dass dieser keinen unmittelbaren Kontakt zu einem innerhalb des Tankvolumens befindlichen Medium hat. Das innerhalb des Tankvolumens befindliche Medium kann ein wässeriges Additiv, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung, sein. Als wässriges Additiv kommt grundsätzlich auch reines Wasser zur Wasserinjektion an die Brennkraftmaschine eines PKW in Betracht.
Die Erfindung kann dahingehend zusammengefasst werden, dass erfindungsgemäß mindestens ein Heizkörper in dem Betriebsflüssigkeitstank so angeordnet ist, dass dieser sich über einen wesentlichen Teil der Höhe des Tankvolumens erstreckt, und zwar so, dass ein idealer Wärmeeintrag in alle Richtungen in das gegebenenfalls gefrorene Medium möglich ist. Dadurch wird verhindert, dass sich an der Unterseite eines unter Umständen innerhalb des Tankvolumens befindlichen Eisblocks eine Kavität bildet, die eine weitere Förderung des Mediums und einen weiteren Wärmeeintrag in das Medium verhindert. Idealerweise erstreckt sich wenigstens ein Heizkörper über wenigstens 50 % der lichten Höhe des Tankvolumens. Im Rahmen der Erfindung sind Varianten vorgesehen, bei denen sich wenigstens ein Heizkörper über die volle Höhe des Tankvolumens erstreckt.
Der Heizkörper kann säulenförmig oder wandförmig ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Variante des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Heizkörper in eine Vertiefung, eine Einziehung oder eine Öffnung im Unterboden der Tankwand von außen eingesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein weiterer Heizkörper in eine Vertiefung oder eine Einziehung oder eine Öffnung im Oberboden der Tankwand oder in einer Seitenwand der Tankwand eingesetzt ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Tankwand wenigstens eine von außen zugängliche Tasche aufweist, die innerhalb des Tankvolumens wenigstens eine sich über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens erstreckende Wand bildet und dass die Tasche wenigstens einen von außen eingesetzten Heizkörper aufnimmt. Die Wand kann innerhalb des Tankvolumens eine Struktur bilden, die eine Funktion aufweist, beispielsweise als Schwallbehälter oder Schwallwand oder Schwappwand.
Die Tasche der Tankwand bildet gleichzeitig eine Ummantelung des von außen eingesetzten Heizkörpers. Zwischen der Tankwand und dem Heizkörper kann beispielsweise zusätzlich ein wärmeleitender Stoff wie beispielsweise eine Wärmeleitpaste vorgesehen sein, der den Wärmeübergang von dem Heizkörper auf die Tankwand in dem betreffenden Bereich verbessert. Der Wärmeleitende Stoff kann auch dazu vorgesehen sein, eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Heizkörper und der diesen umgebenden Tankwand auszugleichen. Der Heizkörper kann quasi schwimmend in der Tasche gelagert sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Heizkörper in ein sich zwischen dem Unterboden und dem Oberboden innerhalb des Tankvolumens erstreckendes Versteifungselement von außen eingesetzt ist. Ein oder mehrere Versteifungselemente können beispielsweise dadurch gebildet sein, dass der Oberboden und der Unterboden des Betriebsflüssigkeitstanks domförmig eingezogen sind und im Bereich dieser Einziehung miteinander verschweißt sind (Wand zu Wand Verschweißung). In die dadurch von außen entstehenden Vertiefungen können jeweils Heizkörper eingesetzt sein, die dann verhältnismäßig einfach von außen elektrisch kontaktiert werden können.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Heizkörper als kunststoffummantelte Heizpatrone ausgebildet ist, die in den Unterboden der Tankwand in eine hierfür vorgesehene Öffnung eingesetzt ist. Die Heizpatrone kann beispielsweise eine einstückig angeformte Kunststoffronde oder einen einstückig angeformten Kunststoffkragen aufweisen, die oder der in der betreffenden Öffnung in der Tankwand verschweißt ist und diese dadurch verschließt bzw. abdichtet.
Bevorzugt ist der Heizkörper als Widerstandsheizelement ausgebildet.
Alternativ kann der Heizkörper als metallenes Wärmeleitelement ausgebildet sein, das mit wenigstens einem Widerstandsheizelement thermisch leitend in Kontakt ist. Diese Anordnung hat den Vorzug, dass das Wärmeleitelement selbst kein guter elektrischer Leiter sein muss. Auf diese Art und Weise kann eine verhältnismäßig kostengünstige Vergrößerung der für einen Wärmetausch bzw. eine Wärmeabgabe zur Verfügung stehenden Fläche bewerkstelligt werden.
Vorzugsweise ist das metallene Wärmeleitelement mit thermoplastischem Kunststoff ummantelt und/oder umspritzt.
Beispielsweise kann das metallene Wärmeleitelement von dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand umschlossen sein.
Wenn der Betriebsflüssigkeitstank gemäß der Erfindung aus spritzgegossenen Halbschalen zusammengesetzt ist, können ein oder mehrere metallene Wärmeleitelemente von der Tankwand des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung umschlossen oder umgriffen sein.
Bei einer bevorzugten Variante des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung ist das Widerstandsheizelement ausgewählt aus einer Gruppe von Heizelementen umfassend polymergebundene Widerstandsheizelemente, PTC Polymere (PPTC), pastenförmige oder gelartige PTC Polymere, keramische PTC, Kunststoff gekapselte oder Kunststoff umspritzte oder ummantelte keramische PTC. Unter einem PTC im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Kaltleiter mit einem positiven Temperaturkoeffizienten zu verstehen.
Als Heizkörper oder Heizelement kommt auch ein sogenanntes Heizpolymer mit einem positiven Temperaturkoeffizienten in Betracht. Unter einem Heizpolymer ist ein Polymer mit elektrisch leitenden Additiven oder Füllkörpern, wie beispielsweise Ruß, zu verstehen. Das Polymer des Heizkörpers ist insbesondere mithilfe von Elektroden erwärmbar, wobei die Elektroden zum Einleiten einer Heizleistung mit einer Spannungsquelle verbunden sind.
Bei dem Polymer kann es sich um ein bei Raumtemperatur festes oder pastöses Material handeln. Das Polymer kann ein thermoplastisches Material sein. Das Polymer kann ein Polyethylen (PE) sein.
Auch wenn im Kontext der vorliegenden Patentanmeldung der Begriff „Heizkörper“ verwendet wird, schließt das nicht aus, dass der Heizkörper eine gelartige oder pastöse Konsistenz aufweist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:

1: ein erstes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung, der beheizte Strukturen innerhalb des Tankvolumens aufweist,
2: ein zweites Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit sich durchgängig zwischen Oberboden und Unterboden erstreckenden beheizten Strukturen,
3: ein drittes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit in die Tankwand integrierten Taschen, in die Heizkörper von außen eingesetzt sind,
4a und 4b: ein viertes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit einer die Tankwand durchsetzenden und sich in das Tankvolumen erstreckenden Heizpatrone,
5: ein fünftes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung, und
6: ein sechstes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit einem umspritzten Wärmeleitelement.

Der Betriebsflüssigkeitstank 1 gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen stark vereinfacht dargestellt. Der Betriebsflüssigkeitstank 1 umfasst wenigstens eine Einfüllöffnung und wenigstens eine Entnahmeöffnung sowie ein sogenanntes Fördermodul, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Das Fördermodul kann beispielsweise eine Pumpe, einen Füllstandsgeber, einen Qualitätssensor etc. umfassen. Das Fördermodul ist beispielsweise an eine Dosiereinrichtung angeschlossen, die einen Vorlauf an eine Injektionsdüse im Abgasstrang eines PKW und einen Rücklauf in den Betriebsflüssigkeitstank 1 umfassen kann. Wenn der Betriebsflüssigkeitstank als Wasserbehälter für die Wassereinspritzung an die Brennkraftmaschine eines PKW vorgesehen ist, ist eine in oder an dem Betriebsflüssigkeitstank 1 vorgesehene Entnahmeleitung an den Vorlauf einer oder mehrerer Wasserinjektionsdüsen angeschlossen.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 kann der Betriebsflüssigkeitstank 1 beispielsweise aus zwei spritzgegossenen Halbschalen aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise aus HDPE, zusammengesetzt sein. Der Betriebsflüssigkeitstank 1 umfasst eine Tankwand 2, die einen Oberboden 3 und einen Unterboden 4 sowie Seitenwände 5 aufweist. Die Tankwand 2 umschließt ein Tankvolumen 6.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind innerhalb des Tankvolumens 6 beheizte Strukturen vorgesehen, die einstückig mit der Tankwand 2 ausgebildet sind und sich in das Tankvolumen 6 erstrecken. Diese beheizten Strukturen können beispielsweise als Schwallwände 7 oder Versteifungselemente 8 ausgebildet sein. Die Schwallwände 7 erstrecken sich innerhalb des Tankvolumens 6 über eine Höhe, die größer ist als etwa ein Drittel der Höhe des Tankvolumens bzw. des Abstandes zwischen dem Oberboden 3 und dem Unterboden 4. Die beheizten Strukturen umschließen jeweils einen Heizkörper 9, der nicht unmittelbar mit dem innerhalb des Tankvolumens 6 bevorrateten Medium in Kontakt ist. Die Heizkörper 9 können beispielsweise keramische Heizkörper mit einem positiven Temperaturkoeffizienten sein. Als Heizkörper 9 kommen alternativ die zuvor erwähnten Heizpolymere in Betracht. Diese Heizkörper 9 sind außerhalb des Tankvolumens 6 elektrisch kontaktiert und mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung.
Bei allen Ausführungsbeispielen sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Betriebsflüssigkeitstank 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann ebenso aus zwei spritzgegossenen Halbschalen zusammengesetzt sein. Der Oberboden 3 und der Unterboden 4 der Tankwand 2 sind über das Versteifungselement 8 miteinander verbunden. Das Versteifungselement 8 ist durch zwei sich gegenüberliegend angeordnete säulenförmige Vertiefungen im Oberboden 3 und dem Unterboden 4 der Tankwand gebildet, die stirnseitig miteinander verschweißt sind. In der Zeichnung ist nur ein Versteifungselement 8 dargestellt, die Erfindung ist jedoch so zu verstehen, dass der Betriebsflüssigkeitstank 1 eine Vielzahl solcher Versteifungselemente 8 aufweisen kann. In jede der säulenförmigen Vertiefungen ist ein Heizkörper 8 eingesetzt, sodass zwischen dem Oberboden 3 und dem Unterboden 4 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 eine durchgängig beheizte Säule bzw. Stütze gebildet wird. Auf diese Art und Weise wird ein gleichmäßiger Wärmeeintrag in das Tankvolumen 6 über die gesamte Höhe des Versteifungselements 8 bzw. über die gesamte Höhe des Tankvolumens 6 in das Medium erreicht.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in 3 dargestellt. In der Tankwand 2 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 sind ein oder mehrere Taschen 10 vorgesehen, wobei jede Tasche 10 einen Heizkörper 9 aufnimmt. In 3 ist nur eine Tasche 10 im Unterboden 4 der Tankwand 2 vorgesehen, grundsätzlich können allerdings mehrere Taschen in der Tankwand 1 an verschiedenen Stellen der Tankwand 1, d.h. sowohl im Unterboden 4 als auch im Oberboden 3 und in den Seitenwänden 5 vorgesehen sein. Die Taschen 10 sind so ausgebildet, dass sie in das Tankvolumen 6 hervorstehen und möglichst weit in die Flüssigkeit bzw. in das Medium eintauchen. In die Taschen 10 können schwertförmig geformte Heizkörper 9 in Form von keramischen Heizelementen oder in Form von polymergebundenen Heizelementen eingesetzt sein. Wie vorstehend bereits erwähnt, sind die Heizelemente vorzugsweise als Widerstandsheizelemente mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ausgebildet.
Die Anordnung der Heizkörper 9 in den Taschen 10 erlaubt eine verhältnismäßig einfach elektrische Kontaktierung von außen, beispielsweise wie dargestellt, an der Unterseite des Betriebsflüssigkeitstanks. Um den Wärmeübergang von dem Heizkörper 9 auf das in dem Tankvolumen 6 befindliche Medium über die Tankwand 2 zu verbessern, kann vorgesehen sein, zwischen dem Heizkörper 9 und der Tankwand 2 in der Tasche 10 eine Heizpaste vorzusehen. Ein Anschlusskabel 17 zu einer nicht dargestellten Spannungsquelle ist nur andeutungsweise gezeigt.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in den 4a und 4b dargestellt. In der Tankwand 2 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 ist wenigstens eine Öffnung 11 vorgesehen, in die eine Heizpatrone 12 eingesetzt ist. Die Heizpatrone 12 umfasst einen Heizkörper 9 als Widerstandsheizelement, der mit einem Kunststoffmantel umspritzt ist. Das Widerstandsheizelement kann wie die zuvor beschriebenen Heizkörper 9 ein keramisches PTC Heizelement, ein PTC Polymer oder ein anderes kunststoffgebundenes Widerstandsheizelement sein, das einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.
Die Heizpatrone 12 umfasst einen einstückig angespritzten oder angeformten Kragen 13 aus thermoplastischem Kunststoff, der vorzugsweise an einem Ende der Heizpatrone 12 angeordnet ist. Der thermoplastische Kunststoff des Mantels der Heizpatrone 12 sowie des Kragens 13 ist zweckmäßigerweise im Sinne einer Verschweißbarkeit kompatibel mit dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand 2. Die Heizpatrone 12 kann als zylindrisches oder auch plattenförmiges Element ausgebildet sein. Dementsprechend kann die Öffnung 11 kreisrund oder schlitzförmig ausgebildet sein. Die Heizpatrone 12 ist in die Öffnung 11 der Tankwand 2 eingesetzt, wobei der Kragen 13 außenseitig mit der Tankwand 2 verschweißt wird und die Öffnung 11 abdichtet. Die Heizpatrone 12 ist außerhalb des Tankvolumens 6 über das Anschlusskabel 17 elektrisch kontaktiert.
Alternativ kann die Heizpatrone 12 in der Öffnung 11 mittels eines oder mehrerer Dichtelemente (O-Ringe) abgedichtet sein. In diesem Fall ist eine Verschweißung nicht erforderlich.
Die Erfindung ist so zu verstehen, dass eine oder mehrere Heizpatronen 12 vorgesehen sein können, die jeweils an verschiedenen Stellen die Tankwand 2 durchsetzen und die verhältnismäßig weit in das Tankvolumen 6 hervorstehen, um so einen möglich gleichmäßigen Wärmeübergang in das Medium zu erreichen.
Eine weitere Variante des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in 5 dargestellt. Der Heizkörper 9, der sich im Wesentlichen innerhalb des Tankvolumens 6 erstreckt ist einstückig mit der Tankwand 2 ausgebildet und von außen elektrisch kontaktiert. Der Heizkörper 9 kann beispielsweise als zylindrischer oder plattenförmiger Körper ausgebildet sein, der mit einer dünnen HDPE Schicht von etwa 1 bis 2 mm Stärke umspritzt wurde. Das so fertig gestellte Heizelement kann beispielsweise während des Spritzgießens einer Schale der Tankwand 2 in das Werkzeug eingelegt worden sein, sodass die Tankwand 2 einstückig mit dem Heizkörper verbunden ist. Wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen ist nur ein Heizkörper 9 beispielsweise dargestellt, der mit dem Unterboden 4 der Tankwand 2 verbunden ist. Die Erfindung ist so zu verstehen, dass mehrere Heizkörper 9 an verschiedenen Stellen der Tankwand vorgesehen sein können. Was die Beschaffenheit des Heizkörpers 9 anbelangt, so ist der Heizkörper vorzugsweise ein Widerstandsheizelement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, wie es im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in 6 dargestellt. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Tankwand 2 im Bereich des Unterbodens 4. In die Tankwand 2 ist ein metallenes Wärmeleitelement 14 eingesetzt, das formschlüssig von der Tankwand 2 umgriffen wird. Das Wärmeleitelement 14 kann beispielsweise mit einer Vielzahl von Rippen 15 versehen sein, die von dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand 2 umschlossen sind und die plattenförmige oder rippenförmige Strukturen bilden, die in das Tankvolumen 6 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 hervorstehen, jedoch nicht im unmittelbaren Kontakt mit dem in dem Tankvolumen 6 bevorrateten Medium sind. In der Zeichnung umfasst das metallene Wärmeleitelement 14 nur eine einzige Rippe 15. Das Wärmeleitelement 14 kann nach Art eines Wärmetauscherkörpers mit vergrößerter Oberfläche ausgebildet sein. Das Wärmeleitelement 14 kann beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein und bei der Herstellung des Betriebsflüssigkeitstanks 1 durch Spritzgießen in die Tankwand integriert worden sein.
Der Betriebsflüssigkeitstank 1 kann beispielsweise auch durch Extrusionsblasformen oder Tiefziehen hergestellt worden sein. In diesem Fall kann das Wärmeleitelement 14 als Einlegeteil in das Werkzeug eingelegt worden sein. Das Wärmeleitelement 14 ist mit einem Heizkörper 9 unmittelbar verbunden. Der Heizkörper 9 ist auf die Außenseite und Unterseite des Wärmeleitelements 14 beispielsweise aufgeklebt und mit einer Isolation 16 abgedeckt. Der Heizkörper 9 kann als Widerstandsheizelement (PTC) aus den zuvor erwähnten Materialien ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Betriebsflüssigkeitstank
2: Tankwand
3: Oberboden
4: Unterboden
5: Seitenwände
6: Tankvolumen
7: Schwallwände
8: Versteifungselement
9: Heizkörper
10: Tasche
11: Öffnung in der Tankwand 2
12: Heizpatrone
13: Kragen
14: Wärmeleitelement
15: Rippe
16: Isolation
17: Anschlusskabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014223517 A1 [0004]

Claims

Betriebsflüssigkeitstank (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bevorratung eines wässrigen Additivs, mit einer Tankwand (2) aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tankwand (2) einen Oberboden (3), einen Unterboden (4) und Seitenwände (5) umfasst, die Tankwand (2) ein Tankvolumen (6) begrenzt, wobei das Tankvolumen (6) eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite aufweist, mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung, die einen oder mehrere Heizkörper (9) umfasst, wobei der Heizkörper (9) in eine äußere Vertiefung der Tankwand (2) oder in eine äußere Einziehung oder eine Öffnung der Tankwand oder in eine innere einstückig mit der Tankwand (2) ausgebildete, sich in das Tankvolumen (6) erstreckende Struktur eingesetzt ist, wobei sich der Heizkörper (9) über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens (6) erstreckt und außerhalb des Tankvolumens (6) elektrisch kontaktiert ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) so bezüglich des Tankvolumens (6) angeordnet ist, dass dieser keinen unmittelbaren Kontakt zu einem innerhalb des Tankvolumens (6) befindlichen Medium hat.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) in eine Vertiefung, eine Einziehung oder eine Öffnung im Unterboden (4) der Tankwand (2) von außen eingesetzt ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankwand (2) wenigstens eine von außen zugängliche Tasche (10) aufweist, die innerhalb des Tankvolumens (6) wenigstens eine sich über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens (6) erstreckende Wand bildet und dass die Tasche (10) wenigstens einen von außen eingesetzten Heizkörper (9) aufnimmt.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) in ein sich zwischen dem Unterboden (4) und dem Oberboden (3) innerhalb des Tankvolumens (6) erstreckendes Versteifungselement (8) von außen eingesetzt ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) als kunststoffummantelte Heizpatrone (12) ausgebildet ist, die den Unterboden (4) der Tankwand (2) durchsetzt und die sich in das Tankvolumen (6) erstreckt sowie mit der Tankwand (2) verschweißt ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) als Widerstandsheizelement ausgebildet ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) als metallenes Wärmeleitelement (14) ausgebildet ist, das mit wenigstens einem Widerstandsheizelement thermisch leitend in Kontakt ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das metallene Wärmeleitelement (14) mit thermoplastischem Kunststoff ummantelt und/oder umspritzt ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das metallene Wärmeleitelement (14) von dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand (2) umschlossen ist.
Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsheizelement ausgewählt ist aus einer Gruppe von Heizelementen umfassend polymergebundene Widerstandsheizelemente, PTC Polymere (PPTC), pastenförmige oder gelartige PTC Polymere, keramische PTC, Kunststoff gekapselte oder Kunststoff umspritzte oder ummantelte keramische PTC.