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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kfz-Betriebsflüssigkeitstank zur Aufnahme einer Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von wässriger Harnstofflösung, mit einer Tankwandung, welche ein Tankvolumen im Inneren des Tanks einfasst, wobei der Tank lokal im Vergleich zu wenigstens einem anderen Tankbereich wenigstens einen Bereich mit erhöhter thermischer Isolation aufweist, um ein Einfrierverhalten der im Tank aufgenommenen Betriebsflüssigkeit derart zu beeinflussen, dass die Betriebsflüssigkeit bei Absinken der Außentemperatur im Tankbereich mit erhöhter thermischer Isolation später gefriert als in dem wenigstens einem anderen Tankbereich ohne erhöhte thermische Isolation.
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Ein derartiger Tank ist aus der
DE 10 2008 054 645 A1 bekannt. Auch dieser bekannte Betriebsflüssigkeitstank dient wie der Tank der vorliegenden Anmeldung in seiner bevorzugten Ausführungsform der Bereitstellung von wässriger Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug.
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Ein Problem bei der Bereitstellung von wässriger Harnstofflösung, welche als Reduktionsmittel zur Verringerung von Stickoxiden im Abgasstrom von Brennkraftmaschinen verwendet wird, ist ihr vergleichsweise hoher Gefrierpunkt. Sie gefriert bereits bei Temperaturen von –11 °C und darunter, welche im Winter in Mitteleuropa ohne Weiteres erreicht werden.
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Beim Einfrieren von wässriger Harnstofflösung dehnt sich diese erheblich aus, was den die Harnstofflösung speichernden Tank unter erhebliche mechanische Belastung setzen kann. Dabei kann die Ausdehnung der wässrigen Harnstofflösung beim Einfrieren so große Ausmaße annehmen, dass der Tank birst. Dieses Problem wird noch weiter erschwert, wenn sich beim Durchfrieren der wässrigen Harnstofflösung im Tank eine von gefrorener Lösung vollständig umschlossene Flüssigkeitsblase bildet, die zuletzt durchfriert. Durch das Durchfrieren einer vollständig von bereits gefrorener Lösung eingeschlossenen Flüssigkeitsblase können an der durchfrierenden Lösung und damit an den von ihr benetzten Tankwandungsbereichen ganz enorme Kräfte auftreten.
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Die bekannte gattungsgemäße Druckschrift lehrt daher Isolationselemente, die lokal außen am Tank angeordnet werden, um einen Wärmedurchgang von dem Tankinneren in die Außenumgebung des Tanks lokal zu behindern und dadurch für eine gerichtete Eisbildung im Tank zu sorgen.
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Die gattungsgemäße Druckschrift lehrt weiter, die Isolationselemente vor allem dort anzuordnen, wo empfindliche Einbauten im Tank angeordnet sind, etwa Sensoren oder Fördervorrichtungen und dgl., um deren Zerstörung beim Einfrieren der Lösung zu verhindern.
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Nachteilig an der bekannten gattungsgemäßen Lösung ist der damit verbundene hohe Fertigungs- und Montageaufwand. Zunächst sind nämlich für einen Betriebsflüssigkeitstank Isolationselemente herzustellen, die möglichst spaltfrei an dem Tank anordenbar sein müssen, um ihre thermisch isolierende Wirkung voll zur Entfaltung bringen zu können. Außerdem müssen diese genau zu fertigenden Isolationselemente nach der Montage des Tanks gesondert an diesem angeordnet werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den gattungsgemäßen Betriebsflüssigkeitstank dahingehend zu verbessern, dass er mit geringerem Aufwand herstellbar und betreibbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kfz-Betriebsflüssigkeitstank der eingangs genannten Art, bei welchem die erhöhte thermische Isolation integral mit der Tankwandung ausgebildet ist.
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Durch die integrale Ausbildung der thermischen Isolation mit der Tankwandung entfällt die im Stand der Technik notwendige gesonderte Herstellung eines oder mehrerer Isolationselemente und es entfällt weiterhin das Erfordernis, den Tank und dazu passende Isolationselemente mit derart niedrigen Toleranzen herzustellen, dass diese spaltfrei miteinander montierbar sind. Die Tankwandung erhält also erfindungsgemäß die lokal erhöhte thermische Isolation dort, wo sie benötigt wird, während andere Bereiche des Tanks bzw. der Tankwandung ohne erhöhte thermische Isolation auskommen können. Dadurch wird unnötiges Gewicht und unnötiger Bauraumverbrauch vermieden.
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Zwar wirkt jede beliebige Tankwandung eines Betriebsflüssigkeitstanks thermisch isolierend, da die Tankwandung an jeder Stelle eine aufgrund des verwendeten Materials und der verwendeten Abmessungen bestimmte Wärmedurchgangszahl aufweist, welche ein Maß für die Wärmemenge ist, die bei gegebenem Temperaturunterschied zwischen Tankinnenbereich und Tankaußenumgebung durch den jeweiligen Tankwandungsabschnitt hindurchtritt. Vorliegend soll es jedoch bei der lokal erhöhten thermischen Isolation um wenigstens einen Bereich eines Betriebsflüssigkeitstanks gehen, welcher im Vergleich zu wenigstens einem anderen Bereich der Tankwandung desselben Tanks eine erhöhte thermische Isolationswirkung aufweist.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die lokal integral mit der Tankwandung ausgebildete erhöhte thermische Isolation durch eine erhöhte Tankwandungsdicke realisiert sein. Selbst bei einheitlich für die Tankwandung verwendetem Material, beispielsweise thermoplastischer Kunststoff, bietet ein Tankwandungsabschnitt mit größerer Dicke eine erhöhte thermische Isolationswirkung gegenüber einem Tankwandungsabschnitt mit geringerer Dicke. Daher kann die Tankwandung lokal unterschiedlich dicke Tankwandungsbereiche aufweisen, wobei die Tankwandung in wenigstens einem lokal eine erhöhte thermische Isolation aufweisenden Bereich dicker ist als in einem anderen Tankbereich ohne erhöhte thermische Isolation.
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Eine auf der Tankwandungsinnen- oder -außenseite ausgebildete versteifende Rippe soll dabei aufgrund ihrer verglichen zu ihrer Längsabmessung wesentlich geringeren Breitenabmessung keine bereichsweise Änderung der Tankwandungsdicke im Sinne der vorliegenden Erfindung sein. Bevorzugt nimmt der wenigstens eine dickere Tankwandungsbereich mit erhöhter thermischer Isolation wenigstens 5 % der Gesamtfläche der Tankwandung ein, wobei Einfüll- und Entnahmeöffnungen des Tanks nicht zur Tankwandungsfläche zu rechnen sind. Ebenso sollen etwaig vorhandene Flansche, über die im Falle einer mehrteiligen Ausführung des Tanks Tankschalen miteinander verbunden sein können, nicht als Bereiche mit dickerer Tankwandung angesehen werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Tankwandung zur Erzielung der integral mit dieser ausgebildeten lokal erhöhten thermischen Isolation lokal unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, wobei die Tankwandung in wenigstens einem lokal eine erhöhte thermische Isolation aufweisenden Bereich einen niedrigeren Wärmeleitfähigkeitswert aufweist als in einem anderen Tankbereich ohne erhöhte thermische Isolation. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Wärmeleitfähigkeit eine materialabhängige Größe ist, die unabhängig von der jeweiligen Abmessung eines aus dem Material hergestellten Bauteils ist.
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Unterschiedliche Wärmeleitfähigkeitswerte an unterschiedlichen Bereichen der Tankwandung können also gemäß einem weiterführenden Gedanken durch die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe erzielt werden, beispielsweise prozesstechnisch im Wege eines Mehrkomponenten-Spritzgussverfahrens. Unterschiedliche Wärmeleitfähigkeitswerte in unterschiedlichen Bereichen der Tankwandung lassen sich zusätzlich oder alternativ gemäß einem zweiten weiterführenden Gedanken auch durch Verwendung von ein und demselben Wandungsmaterial in unterschiedlichen Ausprägungen erzielen. Beispielsweise kann das Wandungsmaterial in dem Bereich mit niedrigerer thermischer Leitfähigkeit mit Partikeln aus einem Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als jene des Matrixmaterials gefüllt sein. Grundsätzlich kann auch das Material in dem wenigstens einen Bereich ohne erhöhte thermische Isolation mit Partikeln gefüllt sein, jedoch kann dort ein anderes Partikelmaterial zur Füllung verwendet werden oder/und der Füllungsgrad kann in dem wenigstens einen Bereich mit erhöhter thermischer Isolation abweichend von dem, in der Regel höher als der Füllungsgrad in dem wenigstens einen übrigen Bereich ohne erhöhte thermische Isolation sein.
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Ebenso kann das Material in dem wenigstens einen Bereich mit erhöhter thermischer Isolation einen anderen, in der Regel höheren Schäumungsgrad aufweisen als in dem wenigstens einen übrigen Bereich ohne erhöhte thermische Isolation. Dabei kann das Material in dem Bereich ohne erhöhte thermische Isolation massiv, also ungeschäumt, vorliegen, während das Material im Bereich mit erhöhter thermischer Isolation geschäumt vorliegt. Auch dies ist im Spritzgussverfahren technisch ohne Weiteres realisierbar.
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Sofern zur Realisierung der Tankwand unterschiedliche Materialien verwendet werden, sind diese bevorzugt kompatibel, um eine stoffschlüssige Verbindung von Tankwandungsbereichen aus unterschiedlichen Materialien miteinander zu erleichtern. Zwingend ist eine solche Materialwahl jedoch nicht. Auch inkompatible Materialien können zur Ausbildung unterschiedlicher Tankwandungsbereiche verwendet werden. Diese können dann über einen geeigneten Haftvermittler (Klebstoff) miteinander verbunden werden.
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Eine weitere zusätzlich oder alternativ zu den oben genannten bestehende Möglichkeit, die lokal erhöhte thermische Isolation integral mit der Tankwandung auszubilden, liegt darin, dass die Tankwandung mit lokal unterschiedlichen Graden an Mehrwandigkeit ausgebildet ist, wobei die Tankwandung in wenigstens einem lokal eine erhöhte thermische Isolation aufweisenden Bereich eine größere Anzahl an in Tankwandungsdickenrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Teilwänden aufweist als in einem anderen Tankbereich ohne erhöhte thermische Isolation. Durch Mehrwandigkeit kann ebenso eine thermische Isolationswirkung erzielt werden. In einem bevorzugten Fall ist der andere Tankbereich ohne erhöhte thermische Isolation nicht mehrwandig, sondern einwandig ausgebildet, sodass die einzige mehrwandige Ausbildung eines Tankwandungsbereichs bevorzugt in dem wenigstens einen lokal eine erhöhte thermische Isolation aufweisenden Bereich realisiert ist.
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Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass der Tank grundsätzlich etwa doppelwandig ausgestaltet ist, um einen erhöhten Berstschutz bereitzustellen, wobei dann der wenigstens eine Bereich der Tankwandung mit lokal erhöhter thermischer Isolation mit einer Dreifach- oder Vierfach-Wandung ausgebildet sein kann.
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Wie bereits oben angedeutet wurde, kann die Tankwandung zur Realisierung wenigstens eines Bereichs mit erhöhter thermischer Isolation in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Materialien aufweisen. Dabei muss ein von der übrigen Tankwandung abweichendes Material im Bereich mit lokal erhöhter thermischer Isolation jedoch nicht das einzige Material in diesem Bereich sein. Es kann auch daran gedacht sein, dass in dem Bereich mit lokal erhöhter thermischer Isolation zwei oder mehr unterschiedliche Materialien zur Bildung der Tankwandung verwendet sind, während in einem Bereich ohne lokal erhöhte thermische Isolation die Materialwandung aus nur einem Material oder wenigstens mit weniger unterschiedlichen Materialien als in dem zuvor genannten Bereich ausgebildet ist. Beispielsweise kann bei Herstellung eines Tanks oder einer Tankschale desselben im Spritzgussverfahren im Bereich einer gewünschten lokal erhöhten thermische Isolation an entsprechender Stelle im Formwerkzeug ein Isolationsbauteil eingelegt werden, das beim anschließenden Spritzgießen mit dem im Spritzguss verarbeiteten Tankwandungsmaterial durch Anspritzen oder Umspritzen gefügt wird. In diesem Falle kann in dem wenigstens einen Bereich mit lokal erhöhter thermischer Isolation nicht nur eine erhöhte Anzahl an Materialien, sondern auch eine unterschiedliche Tankwandungsdicke realisiert sein.
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Wie eingangs bereits geschildert wurde, sorgt die lokal erhöhte thermische Isolation für einen in dem Bereich ihrer Ausbildung pro Zeiteinheit verringerten Wärmeaustrag, verglichen mit anderen Tankbereichen des Tanks ohne erhöhte thermische Isolation. Daher darf davon ausgegangen werden, dass bei einem in kalter Umgebung abgestellten Fahrzeug die im Tank gespeicherte Betriebsflüssigkeit in dem wenigstens einen Bereich mit erhöhter thermischer Isolation später gefriert als in anderen Bereichen, insbesondere zuletzt gefriert.
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Da mit dem Durchfrieren von insbesondere wässriger Harnstofflösung eine erhebliche Volumenzunahme der Lösung verbunden ist, ist es vorteilhaft, in dem wenigstens einen Bereich mit lokal erhöhter thermischer Isolation einen Ausdehnungsraum bereitzustellen, in dem die Volumenausdehnung der Betriebsflüssigkeit beim Durchfrieren erfolgen kann, ohne dass die gefrierende Betriebsflüssigkeit sogleich Druck auf die Tankwandung ausübt. Daher ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn die erhöhte thermische Isolation – bei Betrachtung des Tanks in einem fertig im Kraftfahrzeug montierten Zustand – in einem Tankabschnitt vorgesehen ist, in welchem eine Querschnittsfläche des eingefassten Tankinnenraums in einer Querschnittsebene orthogonal zu einer freien Flüssigkeitsoberfläche einer in den Tank eingefüllten Betriebsflüssigkeit größer ist als in einer zu dieser parallelen Querschnittsebene, welche den Tank in einem Bereich ohne erhöhte thermische Isolation durchsetzt. Zusätzlich oder alternativ kann es ausreichen, wenn wenigstens bei Befüllung des Tanks bis zur Nenn-Füllhöhe der Abstand der Tankdecke vom Betriebsflüssigkeitsspiegel im Bereich lokal erhöhter thermischer Isolation größer ist als in einem Bereich ohne erhöhte thermische Isolation.
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Die zuletzt genannte Querschnittsebene ist parallel, also mit Abstand von der erstgenannten Querschnittsfläche angeordnet, wobei es ausreichen soll, wenn wenigstens zwei parallele Querschnittsebenen existieren, von welchen eine den Tank im Bereich einer lokal erhöhten thermischen Isolation durchsetzt und die andere den Tank in einem Bereich ohne erhöhte thermische Isolation durchsetzt. Bevorzugt ist die Querschnittsfläche in der erstgenannten Querschnittsebene um 20 %, besonders bevorzugt um 30 % größer als jene in der zuletzt genannten Querschnittsebene.
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Zur Realisierung des Ausdehnungsraumes für die durchfrierende Betriebsflüssigkeit im Tank kann die Tankwandung eine das Tankvolumen lokal vergrößernde Ausstülpung aufweisen und die erhöhte thermische Isolation im Bereich der Ausstülpung vorgesehen sein. Durch das Vorsehen einer lokalen Ausstülpung kann Tankvolumen, das im Falle der Ausstülpung nur als Volumenreserve bereitgestellt ist und keine Speicherfunktion erfüllt, so gering wie möglich gehalten werden, sodass in anderen Bereichen des Tanks der Abstand der Flüssigkeitsoberfläche von im Tank gespeicherter Betriebsflüssigkeit – bei Betrachtung des Tanks in einem fertig im Kraftfahrzeug montierten Zustand – einen wesentlich geringeren Abstand von der Tankdecke haben kann als in dem Bereich der Ausstülpung. Das Tankvolumen kann somit bei gutem Schutz vor mechanischer Zerstörung durch einfrierende Betriebsflüssigkeit effizient zur Speicherung von Flüssigkeit genutzt werden. Da es sich als vorteilhaft herausgestellt hat, wenn die im Tank vorliegende freie Betriebsflüssigkeitsoberfläche möglichst spät zufriert, sodass die Ausbildung einer von gefrorener Flüssigkeit umschlossenen Flüssigkeitsblase möglichst verhindert wird, ist es weiter vorteilhaft, wenn die erhöhte thermische Isolation – bei Betrachtung des Tanks in einem fertig im Kraftfahrzeug montierten Zustand – in einer oberen Hälfte des Tanks vorgesehen ist. Gerade dann kann der oben beschriebene Abstand der Tankdecke vom Flüssigkeitsspiegel zur Bereitstellung einer Ausdehnungs-Volumenreserve im Tank lokal vorteilhaft vergrößert sein.
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Wenn in der obigen Beschreibung von einer Flüssigkeitsoberfläche einer in den Tank eingefüllten Betriebsflüssigkeit die Rede ist, so soll dies lediglich einen virtuellen Füllzustand beschreiben. Der Tank muss deshalb nicht tatsächlich mit Betriebsflüssigkeit gefüllt sein. Tatsächlich wird ein Fachmann einem Betriebsflüssigkeitstank seine Orientierung im fertig im Kraftfahrzeug montierten Zustand ohne Weiteres ansehen. Mit dieser Orientierung steht jedoch auch die Orientierung eines Flüssigkeitsspiegels fest, wenn Flüssigkeit in einen derart orientierten Tank eingefüllt würde.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem Kfz-Betriebsflüssigkeitstank, insbesondere mit einer Anordnung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas, deren Bestandteil der Kfz-Betriebsflüssigkeitstank ist.
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Bevorzugt ist der Kfz-Betriebsflüssigkeitstank gemäß der vorliegenden Anmeldung im Spritzgussverfahren hergestellt und umfasst somit wenigstens zwei Tankschalen, beispielsweise eine im fertig montierten Zustand geodätisch obere Tankoberschale und eine geodätisch untere Tankunterschale, welche miteinander verschweißt oder verklebt sein können.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es stellt dar:
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1 eine grobschematische Längsschnittansicht durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks,
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2 eine grobschematische Längsschnittansicht durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks,
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3 eine grobschematische Längsschnittansicht durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kfz-Betriebsflüssigkeitstanks,
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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 Tankoberschale 12 und eine Tankunterschale 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 Tankoberschale 12 bzw. der Tankunterschale 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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Die Tankoberschale 12 weist bevorzugt eine lokale Ausstülpung 38 auf, in welcher bevorzugt auch die Einfüllöffnung 34 gelegen ist. Im Bereich dieser Ausstülpung 38 ist eine Querschnittsfläche Q1 in einer ersten Querschnittsebene E1, welche orthogonal zur Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels S der Betriebsflüssigkeit B orientiert ist, größer als die Querschnittsfläche Q2 in einer zur ersten Querschnittsebene E1 parallelen Querschnittsebene E2 außerhalb der Ausstülpung 38. Daher ist der Abstand a zwischen Flüssigkeitsspiegel S und Tankdecke 22 im Bereich der Ausstülpung 38 größer als außerhalb der Ausstülpung 38.
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Die Ausstülpung 38 dient dazu, im Aufnahmeraum 32 ein Volumenreservoir 40 lokal bereitzustellen, in welches sich etwaig einfrierende Betriebsflüssigkeit ausdehnen kann, ohne die Tankwände 26, 28, 30, die Tankdecke 22 oder den Tankboden 24 übermäßig mechanisch zu belasten.
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Um dafür Sorge zu tragen, dass die Betriebsflüssigkeit B im Bereich der Ausstülpung 38 bei einheitlichen Außenumgebungstemperaturen zuletzt gefriert, weist der Tank 10, genauer: die Tankoberschale 12, im Bereich der Ausstülpung 38 lokal eine erhöhte thermische Isolation 42 auf.
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Im Ausführungsbeispiel von 1 ist die lokale erhöhte thermische Isolation 42, welche integral mit der Tankoberschale 12 und somit mit den Tankwandungen: Tankdecke 22, Tankseitenwände 26 und 30, bereichsweise ausgebildet ist, durch eine Ausbildung der Wanddicke der Tankoberschale 12 mit erhöhter Dickenabmessung D realisiert, während die übrigen Wandungen des Betriebsflüssigkeitstanks 10 eine demgegenüber verringerte Dickenabmessung d aufweisen. Die Flansche 16 und 18 sollen nicht als bereichsweise verdickte Tankwandung angesehen werden.
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Durch die erhöhte Dicke wird trotz ansonsten gleichen verwendeten Materials zur Herstellung der Tankwandung einer die Tankwandung durchsetzenden Wärmemenge ein erhöhter Widerstand bereitgestellt, sodass der Bereich der Ausstülpung 38 mit der lokal erhöhten thermischen Isolation 42 länger warm bleibt als der übrige Bereich des Tanks 10. Somit kann insbesondere in dem besonders kritischen Fall, dass die Betriebsflüssigkeit B bis zu ihrer Nennfüllhöhe F in den Tank 10 eingefüllt ist, die Bildung einer vollständig von bereits gefrorener Betriebsflüssigkeit B umschlossenen Flüssigkeitsblase verhindert werden, die dann unter weiterer Wärmeabgabe durchfriert und den Tank 10 womöglich zerstört.
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Stattdessen wird aufgrund der bevorzugt von der Tankdecke 22 wenigstens abschnittsweise über die Nennfüllhöhe F hinaus zum Tankboden 24 hin geführte lokal erhöhte thermische Isolation 42 dafür gesorgt, dass die Betriebsflüssigkeit B im Bereich der Ausstülpung 38 zuletzt an ihrer Flüssigkeitsoberfläche S einfriert. Überdies ist im Bereich der Ausstülpung 38 über dem zuletzt durchfrierenden Abschnitt der Betriebsflüssigkeit B das Volumenreservoir 40 bereitgestellt, in das sich die dann durchfrierende Betriebsflüssigkeit B hinein ausdehnen kann.
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Eine Zerstörung des Tanks 10 durch sich ausdehnende durchfrierende Betriebsflüssigkeit B kann damit verhindert werden.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Tanks der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche und funktionsgleiche Abschnitte und Bauteilabschnitte wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind in der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
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Die zweite Ausführungsform wird nachfolgend nur noch insofern erläutert werden, als sie sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung auch zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform ausdrücklich verwiesen sei.
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In 2 ist die lokal erhöhte thermische Isolation 142 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nicht durch eine größere Dickenabmessung der Tankwandung gebildet, sondern durch eine unterschiedliche Struktur der Tankwandung im Bereich der lokal erhöhten thermischen Isolation 142 verglichen mit dem übrigen Bereich der Tankwandung des Tanks 110.
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Beispielsweise kann die lokal erhöhte thermische Isolation 142 des zweiten Ausführungsbeispiels durch eine lokale Schäumung des Materials der Tankwandung im Bereich 142 gebildet sein, verglichen mit der Tankwandung des übrigen Tanks 110, in welchem das Material der Tankwandung nicht geschäumt, also massiv, oder mit einem geringeren Schäumungsgrad vorliegen kann. Ein solches Ergebnis kann durch Verwendung eines Zwei- oder Mehrkomponentenspritzgussverfahrens erzielt werden. Durch die lokal nur im Bereich der erhöhten thermischen Isolation 142 oder in diesem Bereich vermehrt vorhandenen Gasbläschen im geschäumten Wandungsmaterial wird die Wärmeleitfähigkeit des Materials des geschäumten bzw. stärker geschäumten Materials gegenüber dem ansonsten verwendeten ungeschäumten bzw. schwächer geschäumten Materials verringert, sodass wiederum ein thermischer Isolationseffekt erzielt wird.
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Die Maßnahme der Verwendung unterschiedlicher Materialstrukturen gemäß der zweiten Ausführungsform kann mit der Maßnahme der ersten Ausführungsform, nämlich der Verwendung unterschiedlich dicker Wandungsabschnitte, kombiniert werden, um die lokale thermische Isolationswirkung noch zu verstärken. Zusätzlich oder alternativ zu unterschiedlichen Schäumungsgraden kann das Material der Tankwandung im Bereich 142 lokal erhöhter thermische Isolation mit einem Füllmaterial mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als das Matrixmaterial der Wandung gefüllt sein, während der übrige Tank 110 aus ungefülltem Material oder aus Material mit anderem Füllmaterial oder mit geringerem Füllungsgrad gebildet ist. Auch hierdurch kann im Bereich der lokal erhöhten thermischen Isolation 142 eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als im übrigen Tank 110 ohne erhöhte thermische Isolation erzielt werden.
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Weiter kann zusätzlich oder alternativ im Bereich 142 ein insgesamt anderes Material bzw. bei gefülltem Material anderes Matrixmaterial verwendet werden als im Bereich der übrigen Tankwandung ohne erhöhte thermische Isolation. Das für den Bereich lokal erhöhter thermischer Isolation 142 gewählte abweichende Material weist dann eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf als jenes des übrigen Tanks 110. Falls die unterschiedlichen Materialien nicht kompatibel sein sollten, was allerdings nicht bevorzugt ist, können die entsprechenden Tankwandungsabschnitte als vorgefertigte Tankbauteile hergestellt und miteinander verklebt werden.
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Auch diese zuletzt genannten Maßnahmen können mit der aus dem ersten Ausführungsbeispiel bekannten Verwendung unterschiedlicher Wanddicken kombiniert werden.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform eines Tanks der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche und funktionsgleiche Abschnitte und Bauteilabschnitte wie in der in den 1 und 2 gezeigten ersten und zweiten Ausführungsform sind in der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100 bzw. 200.
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Die dritte Ausführungsform wird nachfolgend nur noch insofern erläutert werden, als sie sich von der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung auch zur Erläuterung der dritten Ausführungsform ausdrücklich verwiesen sei.
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In der Ausführungsform von 3 ist ein erster Teil 242a der lokal erhöhten thermischen Isolation 242 durch eine mehrwandige, hier: doppelwandige, Ausführung eines Abschnitts der Tankwandung realisiert. Dabei erstreckt sich radial innerhalb der Außenwandung der Ausstülpung 238 eine zweite Tankwandung 244, die vorzugsweise mit konstantem Abstand zur Außenwandung der Ausstülpung 238 parallel zu dieser umläuft. Abschnittsweise kann die innere Teilwand 244 des doppelwandig ausgeführten Tankwandungsabschnitts den äußeren Teil dieses Abschnitts in das Aufnahmevolumen 232 hinein überragen.
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Durch die doppelwandige Ausführung wird – wie anschaulich leicht nachvollziehbar ist – wiederum eine verringerte Wärmeleitfähigkeit bzw. auch eine verringerte Wärmedurchgangszahl im Bereich des Abschnitts 242a der lokal erhöhten thermischen Isolation 242 erzielt, verglichen mit einem Tankwandungsabschnitt des Tanks 210 ohne erhöhte thermische Isolation.
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In einem zweiten Abschnitt 242b der lokal erhöhten thermischen Isolation 242, welche im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel im Bereich der Tankdecke 222 ausgebildet ist, ist wiederum die Dicke der Tankwandung erhöht.
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Zusätzlich kann in diesem Bereich ein Isolationselement 246 in dem Abschnitt 242b aufgenommen sein, beispielsweise durch An- oder Umspritzen während eines Spritzgussverfahrens.
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Im vorliegend dargestellten Beispiel kann das zusätzliche Isolationselement 246 ein ringförmiges Element sein, welches beispielsweise die Einfüllöffnung 234 in einem dem Aufnahmevolumen 232 näher gelegenen Bereich der Tankwandung umgibt.
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Das Isolationsbauteil 246 kann als vorgefertigtes Bauteil mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aufgrund von Schäumung oder/und entsprechender Materialwahl in die Spritzgussform eingelegt und dann beim Einspritzvorgang an die übrige Tankwandung angespritzt werden. Somit kann auch durch Verwendung von lokal mehreren unterschiedlichen Materialien eine lokal erhöhte thermische Isolation bewirkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008054645 A1 [0002]
