DE102017203309A1

DE102017203309A1 - Closure element for a tank

Info

Publication number: DE102017203309A1
Application number: DE102017203309.6A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hanneke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-09-06

Abstract

Es wird ein Verschlußelement (19) für einen Tank (1) zur Bevorratung einer gefrierfähigen Flüssigkeit (13) vorgeschlagen, welches eingerichtet ist zum wiederholten Öffnen und Verschließen einer Öffnung (2) des Tanks insbesondere zum Zweck eines Befüllens des Tanks (1) mit der Flüssigkeit (13), wobei ein Freiraumelement (27) vorgesehen ist, welches durch die Öffnung (2) hindurch in den Tank (1) einführbar ist derart, daß im Falle eines Eingefrierens der Flüssigkeit (13) das Freiraumelement (27) aus dem Tank (1) entnommen werden kann und sich dadurch ein Freiraum (29) bildet, welcher mit Flüssigkeit befüllbar ist.The invention relates to a closure element (19) for a tank (1) for storing a freezable liquid (13), which is designed for repeatedly opening and closing an opening (2) of the tank, in particular for the purpose of filling the tank (1) with the tank Liquid (13), wherein a free space element (27) is provided, which is inserted through the opening (2) into the tank (1) such that in the event of freezing of the liquid (13), the free space element (27) from the tank (1) can be removed and thereby forms a free space (29) which can be filled with liquid.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verschlußelement nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Es sind schon seit langem Verschlußelemente beispielsweise in Form von Schraubverschlüssen zum Verschließen beispielsweise eines Benzintanks bekannt.The invention relates to a closure element according to the preamble of the independent claim. There have long been known closure elements, for example in the form of screw caps for closing, for example, a gasoline tank.

Tanksysteme für Flüssigkeiten an sich sind bekannt, auch für gefrierfähige Flüssigkeiten wie beispielsweise wässrige Harnstofflösungen. Sie benötigen zur Bereitstellung der Flüssigkeit am Verbraucher einen geeigneten Tank, einen Fördermechanismus, zum Beispiel eine Pumpe, und entsprechende Leitungen.Tank systems for liquids per se are known, even for freezable liquids such as aqueous urea solutions. You need to provide the liquid at the consumer a suitable tank, a conveyor mechanism, such as a pump, and corresponding lines.

Eine wässrige Harnstofflösung beginnt bei einer Temperatur von -11°C bzw. Wasser bei 0°C zu gefrieren. Um auch bei tiefen Temperaturen einen flüssigen Aggregatszustand des im Tank bevorrateten Mediums zu erzielen, muß ein Tank hierfür mit einer Heizung ausgestattet werden.An aqueous urea solution begins to freeze at -11 ° C or water at 0 ° C. In order to achieve a liquid state of aggregation of the stored in the tank medium even at low temperatures, a tank for this purpose must be equipped with a heater.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verschlußelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, im Falle tiefer Temperaturen eine sichere Verbindung zwischen einem Luftraum oberhalb des Eises im Tank und einer Saugstelle in einem ausgesaugten Hohlraum zu bilden. Ein Freiraumelement bildet in vorteilhafter Weise einen Kanal bzw. einen Freiraum durch das Eis, so daß es möglich wird, trotz einer im Tank befindlichen gefrorenen Restmenge an Flüssigkeit nachzutanken und so einen sich zuvor gebildeten Hohlraum (auch mehrfach) zu befüllen. Dies gewährleistet eine erhöhte Reichweite des Fahrzeugs bzw. eine längere Betriebsbereitschaft auch bei tiefen Temperaturen und verbessert in vorteilhafter Weise die Heizwirkung einer im Tank vorhandenen Heizeinrichtung.The closure element according to the invention with the characterizing features of the independent claim has the advantage, in the case of low temperatures to form a secure connection between an air space above the ice in the tank and a suction point in a sucked cavity. A free space element advantageously forms a channel or a free space through the ice, so that it is possible to refuel despite a frozen residual amount of liquid in the tank and to fill a previously formed cavity (even multiple). This ensures an increased range of the vehicle or a longer operational readiness even at low temperatures and advantageously improves the heating effect of a heater present in the tank.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verschlußelements möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim disclosed closure element are possible.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen

1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Flüssigkeitstank,
2 den vorgenannten Flüssigkeitstank mit teilweise gefrorener Flüssigkeit,
3 einen Tank mit einem Freiraumelement,
4 den vorgenannten Tank mit teilweise gefrorener Flüssigkeit,
5 eine Verschlußeinrichtung,
6 ein Verschlußelement und
7 einen Ausschnitt eines Tanks.

Show it

1 a liquid tank known from the prior art,
2 the aforementioned liquid tank with partially frozen liquid,
3 a tank with a free-space element,
4 the aforesaid tank of partially frozen liquid,
5 a closure device,
6 a closure element and
7 a section of a tank.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Flüssigkeitstank 1, dessen Tankwand 3 eine gefrierfähige Flüssigkeit 13 wie zum Beispiel Wasser oder eine wässrige Harnstofflösung umgibt. Im Bereich des Tankbodens 25 ist eine Tankeinbaueinheit 5 eingebaut, welche eine von einem Pumpendom bzw. einem Pumpengehäuse 7 umgebene Förderpumpe, ein Filter 9 zur Filterung der Flüssigkeit beim Herauspumpen und eine Heizung 11 zum Auftauen etwaig gefrorener Flüssigkeit zumindest im Bereich der Tankeinbaueinheit 5 aufweist. Eine mit der Tankeinbaueinheit verbundene Flüssigkeitsleitung zum Abtransport der Flüssigkeit und andere Komponenten wie der Endverbraucher für die Flüssigkeit, wie beispielsweise ein Dosierventil bzw. der Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, dessen Abgas durch Zufuhr einer wässrigen Harnstofflösung stromaufwärts eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion entstickt werden soll, sind nicht näher dargestellt. Oberhalb der im Tank enthaltenen Flüssigkeit bildet sich im Normalbetrieb stets ein Luftraum 15 aus. In diesen Luftraum ragt im Bereich einer oberen Wandung 4 des Tanks ein Einfüllstutzen 17 in das Innere des Tanks hinein. der eine Öffnung 2 zum Befüllen des Tanks ausbildet und der mit einem Verschlußdeckel als Verschlußelement 19, beispielsweise einem in dem Einfüllstutzen verschraubbaren Verschlußdeckel, verschlossen ist. Einfüllstutzen 17 und Verschlußdeckel 19 gehören hierbei zu einer Verschlußeinrichtung 26 des Tanks. Üblicherweise weist der Tank bzw. der Verschlußdeckel auch eine nicht näher dargestellte Belüftungsöffnung auf, die auch im verschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung stets einen Druckausgleich im Tank mit der Umgebungsluft gewährleistet. 1 shows a known from the prior art liquid tank 1 whose tank wall 3 a freezable liquid 13 such as water or an aqueous urea solution surrounds. In the area of the tank bottom 25 is a tank installation unit 5 which is one of a pump dome or a pump housing 7 surrounding pump, a filter 9 for filtering the liquid when pumping out and a heater 11 for thawing any frozen liquid at least in the area of the tank installation unit 5 having. A fluid conduit connected to the tank installation unit for removing the fluid and other components such as the end user of the fluid, such as a metering valve or the exhaust line of a motor vehicle whose exhaust gas is to be de-entrained by supplying an aqueous urea solution upstream of a selective catalytic reduction catalyst, are not shown in detail. Above the liquid contained in the tank always forms an airspace in normal operation 15 out. Into this air space protrudes in the area of an upper wall 4 of the tank a filler neck 17 into the interior of the tank. the one opening 2 for filling the tank and the forms with a closure cap as a closure element 19 , For example, a screwed in the filler neck cap is closed. filler pipe 17 and closure lid 19 belong here to a closure device 26 of the tank. Usually, the tank or the closure lid also has a ventilation opening, not shown, which always ensures a pressure equalization in the tank with the ambient air even in the closed state of the closure device.

2 zeigt den aus dem Stand der Technik bekannten Flüssigkeitstank bei tiefen Außentemperaturen. Bei tiefen Temperaturen kann es passieren, daß das Medium bzw. die Flüssigkeit zumindest teilweise eingefroren ist, also sich Eis 14 bildet, und der verbliebene flüssige Anteil rasch aufgebraucht ist, so daß sich ein Hohlraum 16 bzw. eine Kavität um die im Tank angeordnete Heizung 11 herum ausbildet. Die Heizleistung der Heizung 11 reicht dann eventuell nicht mehr aus, um das Eis 14 zu schmelzen, weil das Eis keinen Flüssigkeitskontakt mehr zur Heizung 11 hat. In diesem Fall kann das Tanksystem kein Medium mehr fördern. Ein Nachtanken 21 ist unter Umständen nicht möglich, da sich nachgegossenes Medium nur auf der Eisoberflaeche in Form einer Flüssigkeitsschicht 23 sammelt, weil keine Verbindung zwischen dem Luftraum 15 oberhalb des Eises im Tank und der Saugstelle in der Kavität 16 vorhanden ist. 2 shows the known from the prior art liquid tank at low outdoor temperatures. At low temperatures, it may happen that the medium or the liquid is at least partially frozen, so ice 14 forms, and the remaining liquid portion is used up quickly, so that a cavity 16 or a cavity around the heating arranged in the tank 11 training around. The heating power of the heater 11 then may not be enough to the ice 14 to melt, because the ice no longer fluid contact to the heater 11 Has. In this case, the tank system can no longer convey medium. A refueling 21 may not be possible, as re-poured media only on the ice surface in the form of a liquid layer 23 collects because no connection between the airspace 15 above the ice in the tank and the suction point in the cavity 16 is available.

3 zeigt einen Tank mit einer Verschlußeinrichtung 26 bzw. einem Verschlußelement in Form eines Verschlußdeckels 19, bei der bzw. bei dem ein Freiraumelement 27 vorgesehen ist. Das Freiraumelement ist aus einem für das im Tank befindliche Medium geeignetem Material ausgeführt, insbesondere aus einem entsprechend geeigneten Kunststoff und/oder Metall. Es ist im vorliegenden Beispiel mit dem Verschlußdeckel 19 des Tanks verbunden und ragt bis zum Tankboden 25 hinunter, wie in 3 dargestellt, die den Tank im verschlossenen Zustand darstellt. Im Beispiel ist auch die nicht näher dargestellte Saugstelle im Bereich des Filters 9 in einer Höhe 28 im Tank angeordnet, die sich nur wenig über dem Tankboden 25 befindet. 3 shows a tank with a closure device 26 or a closure element in the form of a closure lid 19 , in which or at a free space element 27 is provided. The free space element is made of a material suitable for the medium in the tank, in particular of a suitably suitable plastic and / or metal. It is in the present example with the cap 19 connected to the tank and protrudes to the tank bottom 25 down, like in 3 shown, which represents the tank in the closed state. In the example, the suction point is not shown in the range of the filter 9 at a height 28 placed in the tank, which is just above the tank bottom 25 located.

Wird der Verschlußdeckel im Falle einer teilweise eingefrorenen Flüssigkeit abgeschraubt und abgehoben, wie in 4 gezeigt und dort mit dem Bezugszeichen 190 versehen, so wird damit auch das Freiraumelement 27 aus dem Eis 14 gezogen, und es bildet sich eine eisfreie Verbindung, also ein Freiraum 29 in Form eines Kanals zwischen dem Luftraum 15 oberhalb des Eises 14 und dem Tankboden 25 bzw. dem Hohlraum 16 bzw. der sich in der Höhe 28 befindlichen Saugstelle. Dann nachgegossene Flüssigkeit fließt durch diese eisfreie Verbindung nach unten und füllt den Hohlraum bzw. die Kavität 16. Nun steht auch an der Heizung 11 wieder Flüssigkeit zur Verfügung und das System kann ohne Störung weiter betrieben werden. Gleichzeitig hat das Heizelement wieder die Möglichkeit, durch die über die sich nun in der Kavität befindliche Flüssigkeit entstandene Wärmebrücke zwischen der Heizung 11 und dem Eis 14 weiteres Eis aufzutauen.If the cap is unscrewed in the case of a partially frozen liquid and lifted off, as in 4 shown and there by the reference numeral 190 provided so is also the free space element 27 from the ice 14 pulled, and it forms an ice-free connection, so a free space 29 in the form of a channel between the airspace 15 above the ice 14 and the tank bottom 25 or the cavity 16 or in height 28 located suction point. Then re-poured liquid flows through this ice-free compound down and fills the cavity or the cavity 16 , Now it's time for the heating 11 Fluid is again available and the system can continue to operate without interference. At the same time, the heating element again has the possibility of thermal bridges between the heating through the liquid now in the cavity 11 and the ice 14 Thaw another ice cream.

Durch eine geeignete Werkstoffwahl, beispielsweise auch durch eine geeignete Beschichtung wie Teflon oder eine geeignete Wahl der Obeflächenbeschaffenheit, wie zum Beispiel einer Mikrostruktur, kann ein Kleben des Freiraumelements am Eis verhindert und so ein einfaches Herausziehen des Freiraumelements bei Öffnen eines kalten Tanks sichergestellt werden. Das Freiraumelement kann als starres Bauteil vorgesehen werden, wahlweise auch als flexibles Bauteil. Im Falle der Ausgestaltung als flexibles Bauteil kann auch die Länge des Bauteils so gewählt werden, das sich das Bauteil in gezielter Weise bei Einbringen in den Tank durch Aufstoßen auf den Tankboden verformt.By a suitable choice of material, for example by a suitable coating such as Teflon or a suitable choice of Obeflächenbeschaffenheit, such as a microstructure, sticking of the free space element can be prevented on the ice and so easy removal of the free space element can be ensured when opening a cold tank. The free space element can be provided as a rigid component, optionally as a flexible component. In the case of the design as a flexible component and the length of the component can be chosen so that deforms the component in a targeted manner when introduced into the tank by belching of the tank bottom.

Die Erfindung kann in gleicher Weise auch bei Tankanordnungen eingesetzt werden, bei denen nicht, wie in den 1 bis 4 dargestellt, die Flüssigkeit direkt von unten abgesaugt wird und durch den Tankboden bzw. durch die am Tankboden angeordnete Tankeinbaueinheit hindurch den Tank verläßt, sondern bei denen von oberhalb des Tanks ein Saugrüssel in den Tank bis in die Nähe des Tankbodens hineinragt und die Flüssigkeit nach oben gepumpt wird, um im Bereich der oberen Wandung des Tanks den Tank zu verlassen. Auch bei solchen Tankanordnungen kann bei tiefen Temperaturen die Situation eintreten, daß sich eine rasch leergepumpte Kavität bildet, die unter Einsatz des Gegenstands der Erfindung rasch wieder mit dem Medium in flüssigem Aggregatzustand befüllt werden kann.The invention can be used in the same way in tank arrangements, where not, as in the 1 to 4 shown, the liquid is sucked directly from below and through the tank bottom or through the bottom of the tank arranged tank installation unit passes through the tank, but in which from above the tank a proboscis protrudes into the tank to the vicinity of the tank bottom and the liquid upwards is pumped to leave the tank in the upper wall of the tank. Even with such tank arrangements can occur at low temperatures, the situation that forms a rapidly empty pumped cavity, which can be quickly filled using the article of the invention again with the medium in the liquid state.

5 zeigt eine Verschlußeinrichtung mit einem Einfüllstutzen 17 und einem abgehobenen Verschlußdeckel 19, wobei der Verschlußdeckel 19 ein Freiraumelement 270 hält, das ein Heizelement in Form eines Widerstandsheizers oder eines PTC-Drahtes aufweist. Damit das Freiraumelement im verschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung beheizt werden kann, weist sowohl der Einfüllstutzen als auch der Verschlußdeckel jeweils eine zueinander passende elektrische Kontaktierung 31 in Form von Schleifringen oder Pins auf, wobei die elektrische Kontaktierung am Einfüllstutzen mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Stromversorgung verbunden ist. Durch eine Erwärmung bzw. Beheizung des Freiraumelements kann der zuvor beschriebene Effekt der Bildung eines Freiraums bzw. Kanals zwischen Luftraum und Saugstelle noch verbessert werden. 5 shows a closure device with a filler neck 17 and a raised cap 19 , wherein the closure lid 19 a free space element 270 holding, which has a heating element in the form of a resistance heater or a PTC wire. Thus, the free space element can be heated in the closed state of the closure device, both the filler neck and the closure lid each have a mating electrical contact 31 in the form of slip rings or pins, wherein the electrical contact is connected to the filler neck with an electrical power supply, not shown. By heating or heating of the free space element of the above-described effect of the formation of a free space or channel between the air space and suction point can be further improved.

Wahlweise kann das Freiraumelement im Falle der Wahl eines flexiblen Materials am dem Tankboden zugewandten Ende mit einem Gewicht beschwert sein, um bei Einführung in den Tank ein gezieltes Absenken auf den Tankboden sicherzustellen.Optionally, the free space element in the case of the choice of a flexible material on the tank bottom end facing be weighted to ensure a targeted lowering to the tank bottom when introduced into the tank.

6 zeigt einen weiteren alternativen Verschlußdeckel 19, der ein fächerartiges Freiraumelement 271 hält, so daß mehrere Verbindungskanäle im Falle eines Gefrierens nachfolgend zur Wiederbefüllung des Hohlraums genutzt werden können. 6 shows a further alternative closure lid 19 , which is a fan-like space element 271 holds, so that a plurality of connection channels can be used in the case of freezing subsequently to refill the cavity.

7 stellt einen Ausschnitt 33 eines alternativen Flüssigkeitstanks im Bereich der Verschlußeinrichtung 26 bis hinunter zum Tankboden 25 dar. Am Tankboden 15 ist eine Führung 35 befestigt, welche zur Führung des Freiraumelements 27 dient derart, daß bei Verschließen des Tanks durch Aufbringen des Verschlußdeckels auf den Einfüllstutzen das dem Einfüllstutzen abgewandte Ende des Freiraumelements sich in die Führung 35 hineinbewegt und nachfolgend von der Führung gehalten wird. 7 represents a section 33 an alternative liquid tank in the region of the closure device 26 down to the tank bottom 25 At the tank bottom 15 is a guide 35 attached, which for guiding the free space element 27 is used such that when closing the tank by applying the cap on the filler neck, the filler neck facing away from the end of the free space element in the leadership 35 moved in and then held by the leadership.

Claims

Closure element (19) for a tank (1) for storing a freezable liquid (13), which is designed for repeatedly opening and closing an opening (2) of the tank, in particular for the purpose of filling the tank (1) with the liquid (13). , characterized in that a free space element (27) is provided, which is inserted through the opening (2) into the tank (1) such that in the event of freezing of the liquid (13) the free space element (27) from the tank ( 1) can be removed and thereby forms a free space (29) which can be filled with liquid.

Closing element after Claim 1 , characterized in that the free space element (27) is connected to the closure element, so that upon opening of the opening by removing the closure element and the free space element (27) is removed from the tank.

Closing element after Claim 2 , characterized in that the free space element (27) is attached to the closure element.

Closure element according to one of the preceding claims, characterized in that the free space element (27) has a length adapted to the height of the tank or to the layer (28) of a suction point arranged in the tank such that in the closed state of the opening (2) Free space element (27) in the vicinity of a bottom (25) of the tank or in the vicinity of the suction point (28) passes.

Closing element after Claim 4 , characterized in that the free space element (27) in the closed state of the opening (2) touches the ground or rests on the ground.

Closure element according to one of the preceding claims, characterized in that the free space element (27) is a rigid component.

Closure element according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the free space element (27) is a flexible component.

Closure element according to claims 4 and 7, characterized in that the free space element (27) in the closed state of the opening at its the bottom (25) of the tank end facing and rests on the bottom (25) of the tank.

Closure element according to one of the preceding claims, characterized in that the free-space element (27) is a free-space element (270) with a heating element.

Closure element according to one of the preceding claims, characterized in that the free-space element (27) is designed like a fan (271).

Closure element according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid is water or an aqueous solution.

Closing element after Claim 11 , characterized in that the solution is an aqueous urea solution.

Closing device (26) of a tank (1) with a filler neck (17) and with a closure element (19) which can be introduced into the filler neck (17) according to one of the preceding claims.

Tank (1) with a arranged on an upper wall (4) of the tank closure device (26) after Claim 13 ,

Tank after Claim 14 , characterized in that in the region of the tank bottom (25) of the tank a guide (35) for the free space element (27) is provided.