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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitstank, umfassend eine ein Tankvolumen umschließende Tankschale mit einer Einfüllöffnung, durch welche hindurch Flüssigkeit in den Tank einfüllbar ist, mit einer Entnahmeöffnung, durch welche hindurch Flüssigkeit aus dem Tank entnehmbar ist, und mit einer elektrischen Heizvorrichtung, mittels welcher Wärme in das Tankvolumen abgebbar ist, wobei die elektrische Heizvorrichtung ein flächiges Kunststoff-Substratbauteil aufweist, auf welchem auf wenigstens einer Oberfläche eine bestrombare elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht ist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen solchen Kfz-Flüssigkeitstank zur Speicherung einer Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs.
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Flüssigkeitstanks weisen eine elektrische Heizeinrichtung auf, um eine im Flüssigkeitstank gespeicherte Flüssigkeit im flüssigen Aggregatzustand zu halten, d. h. ein Einfrieren zu vermeiden oder eingefrorene Flüssigkeit aufzutauen. Dies gilt insbesondere für derartige Flüssigkeitstanks in Kraftfahrzeugen, wie sie zur Speicherung von wässriger Harnstofflösung verwendet werden. Wässrige Harnstofflösung in der in Kraftfahrzeugen eingesetzten Form gefriert bereits bei -11 C° und somit bei einer Temperatur, welche in Mitteleuropa in der kalten Jahreszeit im Freien ohne weiteres erreicht wird.
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Die elektrische Heizvorrichtung ist im Stand der Technik eine selbst mit einfachen Mitteln sehr präzise steuer-oder regelbare Widerstands-Heizvorrichtung und umfasst eine auf das Kunststoff-Substratbauteil aufgebrachte Leiterbahn, welche sich aufgrund ihres elektrischen Widerstands bei Bestromung erwärmt. Die Leiterbahn ist entweder aufgedruckt oder durch Ätzen einer dünnen Metalllage erzeugt.
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Das Aufdrucken der Leiterbahn durch Aufdrucken einer elektrisch leitfähigen Tinte auf das flächige Kunststoff-Substratbauteil kann im Wesentlichen nur auf eine ebene Oberfläche des Kunststoff-Substratbauteils erfolgen. Das Ätzen einer Leiterbahn aus einer Metalllage ist ein komplizierter und aufwendiger technischer Vorgang, umfassend in der Regel ein Auftragen einer lichtempfindlichen Hilfsschicht und Belichtung derselben, um von Säure beim Ätzvorgang angreifbare Flächenbereiche von nicht angreifbaren zu unterscheiden. Auch das Ätzen einer Leiterbahn erfolgt im Wesentlichen an einem ebenen Werkstück bzw. an einer ebenen Bearbeitungsoberfläche, an welcher die Leiterbahn entstehen soll.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Flüssigkeitstank derart weiterzubilden, dass eine wärmeabgebende Fläche der elektrischen Heizvorrichtung schnell und einfach und ohne die aus dem Stand der Technik bekannten Gestalt-Randbedingungen erzeugt und in dem Flüssigkeitstank eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung an einem gattungsgemäßen Flüssigkeitstank dadurch, dass die elektrisch leitfähige Schicht eine durch Gasphasenabscheidung auf das Kunststoff-Substratbauteil aufgebrachte Schicht ist. Durch Gasphasenabscheidung kann eine elektrisch leitende Fläche an dem Kunststoff-Substratbauteil in nahezu beliebiger Gestalt erzeugt werden, denn bei Gasphasenabscheidung reicht es aus, dass Kunststoff-Substratbauteil in eine entsprechende Abscheidungskammer einzubringen, wo sich das abzuscheidende Material auf ihrer freiliegenden Oberfläche niederschlägt bzw. das Material auf die freiliegende Oberfläche abgeschieden wird. Das abzuscheidende Material ist elektrisch leitfähig, insbesondere ein Metall, wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung. Dabei ist eine Aluminiumlegierung wegen der selbstständigen Passivierung von Aluminium bevorzugt. Die Gasphasenabscheidung funktioniert dabei unabhängig von der Gestalt der freiliegenden Oberfläche. So kann die wärmeabgebende Oberfläche der elektrischen Heizvorrichtung nahezu beliebig dreidimensional geformt sein, ohne dass dies die Ausbildung der benötigten elektrisch leitfähigen wärmeabgebenden Schicht behindern würde.
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Mit „flächig“ ist dabei ein Kunststoff-Substratbauteil bezeichnet, dessen Erstreckung längs seiner beiden entgegengesetzten freiliegenden Oberflächen wesentlich größer ist als seine Erstreckung in Dickenrichtung orthogonal zu seinen beiden freiliegenden Oberflächen. Gegenüber dem Flächeninhalt der freiliegenden, einander entgegengesetzten Oberflächen spielt der Flächeninhalt des zwischen den Oberflächen gelegenen Bauteilrandes eine stark untergeordnete Rolle, da dieser erheblich kleiner ist als der Flächeninhalt der andern entgegengesetzten Oberflächen. Durch die Verwendung eines solchen flächigen Kunststoff-Substratbauteils als Grundkörper der elektrischen Heizvorrichtung kann im Flüssigkeitstank eine große wärmeabgebende Fläche bereitgestellt werden, ohne dass hierfür ein unerwünscht großer Teil des Speichervolumens des Flüssigkeitstanks von der elektrischen Heizvorrichtung belegt werden würde.
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Je nach verwendetem Kunststoff am Kunststoff-Substratbauteil sowie je nach dem zur Gasphasenabscheidung verwendeten Material kann das zur Gasphasenabscheidung verwendete Verfahren eine physikalische Gasphasenabscheidung oder eine chemische Gasphasenabscheidung sein. Die Gasphasenabscheidung eines elektrisch leitfähigen Werkstoffs auf eine Kunststoffoberfläche und die dauerhafte Haftung einer derart abgeschiedenen Lage auf der Kunststoffoberfläche stellt kein technisches Problem mehr dar.
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Das Kunststoff-Substratbauteil weist wenigstens eine Kunststofflage auf, auf deren Oberfläche das durch Bestromung erwärmbare Material der elektrischen Heizvorrichtung abgeschieden wurde. Es soll nicht ausgeschlossen sein, dass das Kunststoff-Substratbauteil einen Kern aufweist, welcher nicht aus Kunststoff gebildet ist. Vorzugsweise ist das Kunststoff-Substratbauteil jedoch vollständig aus Kunststoff gebildet. Es kann ein- oder mehrlagig sein. Aus Gründen besonders einfacher Herstellung ist das Kunststoff-Substratbauteil bevorzugt einlagig.
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Zur besonders einfachen und guten Anpassung der elektrischen Heizvorrichtung an die Gestalt des Flüssigkeitstanks, insbesondere an die Gestalt des Tankvolumens, kann das flächige Kunststoff-Substratbauteil ein flexibles Kunststoff-Substratbauteil sein. Dabei kann es derart plastisch-flexibel sein, dass es mit geringem Kraftaufwand in eine gewünschte Gestalt bringbar ist, in welcher es nach Ende der verformenden Krafteinwirkung verbleibt. Alternativ oder zusätzlich kann es elastisch-flexibel sein, sodass es mit ebenfalls geringem Kraftaufwand in eine gewünschte Gestalt bringbar ist, aus welcher es nach Ende der verformenden Krafteinwirkung sich in seine Ursprungsgestalt ganz oder teilweise zurückverformt.
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Das flächige flexible Kunststoff-Substratbauteil kann eine flexible Kunststoff-Substratfolie sein, mit einer Dicke zwischen 15 µm und 500 µm.
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Grundsätzlich kann jedes elektrisch leitfähige Material, dass sich aufgrund seines inneren Widerstandes bei Bestromung erwärmt, als wärmeabgebendes aus der Gasphase abgeschiedenes Material verwendet werden. Bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Schicht eine metallhaltige Schicht, welche Metall und gegebenenfalls weiteres Material enthalten kann. Besonders bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Schicht eine metallische Schicht, welche nur aus Metall besteht, wegen ihrer selbstständigen Passivierung und ihrer daraus resultierenden Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung.
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Gerade in dem oben erwähnten Fall einer Verwendung des Flüssigkeitstanks zur Speicherung von wässriger Harnstofflösung kann die im Flüssigkeitstank gespeicherte Flüssigkeit die aus der Gasphase abgeschiedene elektrisch leitfähige Schicht chemisch angreifen. Dies gilt in ähnlicher Weise für andere im Flüssigkeitstank gespeicherte aggressive Flüssigkeiten ebenso. Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht gegen die im Flüssigkeitstank gespeicherte Flüssigkeit sowie zur Erzielung einer möglichst langen Betriebslebensdauer ist in Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die elektrisch leitfähige Schicht auf ihrer vom Kunststoff-Substratbauteil weg weisenden Seite mit einer Deckschicht bedeckt ist.
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Grundsätzlich kann die Deckschicht eine aufkaschierte oder aufgeklebte Folie sein. Bevorzugt ist die Deckschicht eine Kunststoff-Deckschicht. Zusätzlich oder alternativ ist die Deckschicht durch Gasphasenabscheidung auf die Baugruppe aus Kunststoff-Substratbauteil und elektrisch leitfähiger Schicht aufgebracht. In dem auch die Deckschicht durch Gasphasenabscheidung auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, kann auch die Deckschicht auf beliebig dreidimensional verlaufende Oberflächen lückenlos aufgetragen werden. Die durch Gasphasenabscheidung der elektrisch leitfähigen Schicht auf eine Oberfläche des Kunststoff-Substratbauteils erzielte Freiheit der Gestaltung der wärmeabgebenden Oberfläche der elektrischen Heizvorrichtung bleibt dann auch für den Fall erhalten, dass die elektrisch leitfähige Schicht der elektrischen Heizvorrichtung durch die genannte Deckschicht vor dem Einfluss der im Flüssigkeitstank gespeicherten Flüssigkeit geschützt werden muss.
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Eine möglichst große Freiheit, die elektrische Heizvorrichtung zur Erwärmung des im Tank enthaltenen gespeicherten Mediums im Tank anzuordnen, kann dadurch erhalten werden, dass das Kunststoff-Substratbauteil als von der Tankschale gesondertes Bauteil im Tankvolumen angeordnet ist. Außerdem können so Flüssigkeitstanks mit der elektrischen Heizvorrichtung nachgerüstet werden.
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Um mit einer gesondert von der Tankschale ausgebildeten elektrischen Heizvorrichtung eine möglichst große wärmeabgebende Fläche zu erzielen, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung das Kunststoff-Substratbauteil mit Abstand von der Tankschale im Tankvolumen angeordnet. Außerdem kann dadurch verhindert werden, dass die durch Verwendung eines flächigen Kunststoff-Substratbauteils in der Regel ebenfalls flächige elektrische Heizvorrichtung wichtige Abschnitte der Tankschale bedeckt, wie beispielsweise die Entnahmeöffnung. Damit kann auch die Wärme, die von der elektrisch leitfähigen Schicht ausgehend durch das Kunststoff-Substratbauteil hindurchgeleitet wird, die im Tank gespeicherte Flüssigkeit erreichen.
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Die wärmeabgebende Fläche der hier vorgestellten elektrischen Heizvorrichtung kann dadurch vorteilhaft groß ausgestaltet werden, dass das flächige Kunststoff-Substratbauteil auf zwei entgegengesetzten Oberflächen je mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist. Bevorzugt sind dann die elektrisch leitfähigen Schichten auf beiden Oberflächen durch Gasphasenabscheidung auf das Kunststoff-Substratbauteil aufgebrachte Schichten.
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Dann, wenn durch die elektrische Heizvorrichtung möglichst kein Speichervolumen im Flüssigkeitstank aufgegeben werden soll, kann das flächige Kunststoff-Substratbauteil durch einen Abschnitt der Tankschale gebildet sein. Häufig ist die Tankschale mehrteilig ausgebildet, beispielsweise mit einer eine Tankdecke aufweisenden Oberschale und mit einer einen Tankboden aufweisenden Unterschale. Dann kann ein Schalenteil mit der gewünschten freiliegenden Innenoberfläche in eine Gasabscheidungskammer verbracht werden und durch Gasabscheidung das benötigte elektrisch leitfähige Material auf der Innenoberfläche der Tankschale abgeschieden werden. Bereiche der Oberfläche des Schalenteils, welche nicht mit elektrisch leitfähigem Material beschichtet werden sollen, können vor der Gasabscheidung entsprechend abgedeckt werden. Dies gilt ebenso für das oben genannte gesondert von der Tankschale ausgebildete Kunststoff-Substratbauteil.
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Wenngleich die Tankschale in der Regel als flächiges Kunststoffbauteil ausgestaltet sein wird, muss der das konkret Kunststoff-Substratbauteil bildende Abschnitt der Tankschale nicht notwendigerweise flächig ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem oben gesagten auch eine Verwendung einer durch Gasphasenabscheidung auf ein Substratbauteil aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht als Heizschicht zur Umwandlung von elektrischer in thermische Energie und zur Abgabe der thermischen Energie in einem Flüssigkeitstank, insbesondere in einem Kfz-Betriebsflüssigkeitstank.
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Dies kann in vorteilhafter Weise besonders die Verwendung einer durch Gasphasenabscheidung auf ein Substratbauteil aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht zur Beheizung von wässriger Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug betreffen, wie oben ausführlich dargelegt ist.
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Da die vorliegende Erfindung vor allem für Tanks mit kleinem Volumen vorteilhaft ist, wie sie in Kraftfahrzeugen zur Speicherung von Betriebsflüssigkeiten der Kraftfahrzeuge verwendet werden, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Flüssigkeitstank, wie er oben beschrieben und weitergebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden grobschematischen Zeichnung näher erläutert. Die als 1 bezeichnete Zeichnung zeigt eine grobschematische Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Flüssigkeitstanks für ein Kraftfahrzeug.
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In 1 ist ein Flüssigkeitstank einer erfindungsgemäßen Kfz-Tankbaugruppe 11 allgemein mit 10 bezeichnet. Der Flüssigkeitstank 10 umfasst bevorzugt ein oberes Schalenteil 12, das eine Einfüllöffnung 14 mit einem die Einfüllöffnung 14 umgebenden Flanschrand 16 aufweist. An den Flanschrand 16 kann eine Einfüllleitung, etwa ein in 1 nicht dargestelltes Befüllrohr, angeschlossen werden. Die Einfüllöffnung 14, oder wenn vorhanden die Einfüllleitung, ist bevorzugt durch einen Deckel 17 verschließbar.
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Der Flüssigkeitstank 10 umfasst weiterhin ein unteres Schalenteil 18, das eine Montageöffnung 20 mit einem in die Montageöffnung 20 eingesetzten und diese verschließenden vormontierten Entnahmemodul 22 aufweist.
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Ein den Flüssigkeitstank 10 tragendes Fahrzeug V ist in 1 lediglich angedeutet.
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Das obere Schalenteil 12 und das untere Schalenteil 18 sind bevorzugt längs eines jeweiligen umlaufenden Fügeflansches 24 bzw. 26 miteinander gefügt, beispielsweise verklebt oder verschweißt. Die Fügeflansche 24 und 26 berühren sich längs einer Fügefläche 28, die bevorzugt eben ist.
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Der Tank 10 weist eine Tankschale 30 auf, die ein Tankvolumen 32 des Tanks 10 umgibt. Die Tankschale 30 umfasst eine Tankdecke 34, einen der Tankdecke 34 entgegengesetzten Tankboden 36 und eine die Tankdecke 34 und den Tankboden 36 verbindende umlaufende Tankseitenwand 38.
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Die Tankschale 30 kann selbstverständlich abweichend vom dargestellten Beispiel mehr als zwei Schalenteile 12 und 18 aufweisen oder kann auch einstückig gebildet sein, etwa durch Blasformen.
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Das untere Schalenteil 18 ist - ebenso wie das obere Schalenteil 12 - bevorzugt durch Spritzgießen hergestellt.
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Mittels einer die Tankdecke 34 durchsetzenden Entlüftungsleitung 40 kann beim Einfüllen von Betriebsflüssigkeit in den Tank 10 dort vorhandenes Gas ausströmen und kann bei der Entnahme von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 10 Gas einströmen. Im Tank 10 unvermeidlich enthaltenes Gas, insbesondere Luft, weist daher etwa Umgebungsdruck auf.
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Der Pfeil g gibt die Orientierung des Tanks 10 im fertig in dem Kraftfahrzeug V eingebauten Zustand bezüglich der Schwerkraftwirkungsrichtung an. Aufgrund dieser Orientierung wird sich Betriebsflüssigkeit bei fehlenden äußeren Kräften mit Ausnahme der Schwerkraft auf dem Tankboden 36 sammeln.
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Die Entnahme von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 10 erfolgt durch das oben genannte Entnahmemodul 22. Es weist eine Trag- oder Montageplatte 42 als Modulbasis auf. Auf der Montageplatte 42 ist ein haubenförmiges Gehäuse 44 angeordnet. Die Montageplatte 42 ist in die Montageöffnung 20 eingesetzt und mit dem Tankboden 36 verbunden, beispielsweise durch Kleben oder Kunststoffschweißen. Die Montageplatte 42 ist somit mit der Montageöffnung 20 flüssigkeitsdicht verbunden.
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In dem zwischen der Montageplatte 42 und dem haubenförmigen Gehäuse 44 gebildeten Aufnahmeraum 46 ist eine Förderpumpe 48 und ein Steuerungsteil 50 einer Heizvorrichtung 52 aufgenommen. Sowohl die Förderpumpe 48 als auch die Heizvorrichtung 52 sind elektrisch betriebene Funktionseinheiten, weshalb das Entnahmemodul 22 von der Außenseite des Tanks her durch eine elektrische Anschlussformation 54 mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Die Heizvorrichtung 52 weist zusätzlich zum Steuerungsteil 50 ein flächiges Wärmeabgabebauteil 56 auf, welches dazu ausgebildet ist, Wärme in das Tankvolumen 32 abzugeben. Die Heizvorrichtung 52 wird weiter unten ausführlicher beschrieben werden.
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Auf der Saugseite 58 der Förderpumpe 48 führt eine Entnahmeleitung 60 zum Gehäuse 44. Die Entnahmeleitung 60 mündet dort in einer Entnahmeöffnung 62. Durch diese saugt die Förderpumpe 48 Betriebsflüssigkeit aus dem Tankvolumen 32 an und fördert es auf seiner Druckseite 64 über eine Förderleitung 66 zu einem nicht dargestellten Verbraucher. Ein solcher Verbraucher kann eine Einspritzdüse für Wasser oder für wässrige Harnstofflösung sein.
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Zur Reinigung der von der Förderpumpe 48 angesaugten Betriebsflüssigkeit ist im Bereich der Entnahmeöffnung 62 ein Filterbauteil 68 austauschbar angeordnet.
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Zur Erhöhung der Entnahmesicherheit von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 10 mittels der Förderpumpe 48 ist im Tankvolumen 32, im dargestellten Beispiel fest mit dem Gehäuse 44 des Entnahmemoduls 22 verbunden, ein poröser Förderkörper 70 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise aus Fasergewirrmaterial hergestellt sein, etwa aus einem Vlies.
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Der Förderkörper 70 ist vorteilhafterweise einstückig ausgebildet aus einem flächigen Vlies, welches abgewinkelt im Tank 10 angeordnet ist. Ein der Entnahmeöffnung 62 nächstgelegener und sowohl das Filterbauteil 80 als auch die Mündung der Entnahmeleitung 60 zur Bildung einer zusammenhängenden porösen Anordnung aus Förderkörper 70 und Filterbauteil 80 berührender Abgabeabschnitt 70a bedeckt die an der Mündung der Entnahmeleitung 60 gebildete Entnahmeöffnung 62 vollständig. Ein von der Förderpumpe 48 erzeugter Entnahme-Unterdruck wirkt somit über die Entnahmeleitung 60 und die Entnahmeöffnung 62 unmittelbar auf den Abgabeabschnitt 70a.
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Die Porosität, d. h. die mittlere Porengröße, des Förderkörpers 70 ist über seine gesamte Ausdehnung im Wesentlichen gleich oder schwankt um nicht mehr als 25 %. Die mittlere Porengröße ist derart gewählt, dass der Förderkörper 70 Betriebsflüssigkeit im Tank 10 unter Ausnutzung von Kapillarwirkung in das Innere des Förderkörpers 70 hinein fördert. Der Förderkörper 70 saugt sich daher nach Befüllung des Tanks 10, eingetaucht in Betriebsflüssigkeit, voll, bis sein Porenvolumen mit Betriebsflüssigkeit gefüllt ist.
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Der von der Förderpumpe 48 an der Entnahmeöffnung 62 bereitgestellte Entnahme-Unterdruck wirkt sich aufgrund der Abdeckung der Entnahmeöffnung 62 durch den Abgabeabschnitt 70a, gegebenenfalls gemindert um Reibungseffekte, als Abgabe-Unterdruck in das Porenvolumen des Abgabeabschnitts 70a hinein aus. Der von der Förderpumpe 48 bereitgestellte Entnahme-Unterdruck ist dabei so gewählt, dass der im Porenvolumen des Abgabeabschnitts 70a im Bereich der Entnahmeöffnung 62 wirkende Abgabe-Unterdruck die Kapillarwirkung der Poren des Förderkörpers 70 überwindet. Folglich kann die Förderpumpe 48 aus dem Abgabeabschnitt 70a Betriebsflüssigkeit fördern.
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Wird dem Förderkörper 70 im Abgabeabschnitt 70a Betriebsflüssigkeit entnommen, strömt diese aus den weiter von der Entnahmeöffnung 62 entfernt gelegenen Bereichen des Förderkörpers 70 aufgrund von Kapillarwirkung selbst dann in den Abgabeabschnitt 70a, wenn der Abgabe-Unterdruck aufgrund von Reibungseffekten an der großen Oberfläche im Inneren des Förderkörpers 70 keinerlei Wirkung mehr hat.
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Folglich kann die Förderpumpe 48 so lange kontinuierlich Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 10 entnehmen, solange irgendein Abschnitt des Förderkörpers 70 in Kontakt mit der Betriebsflüssigkeit steht.
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Wird die Betriebsflüssigkeit aufgrund von Fliehkräften von dem vergleichsweise zentralen Ort der Entnahmeöffnung 62 im Tankvolumen 32 weg zur Tankseitenwand 38 bewegt, etwa in 1 nach links, kann die Förderpumpe 48 dennoch Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 10 entnehmen, denn ein sich an den Abgabeabschnitt 70a anschließender Förderschenkel 70b des Förderkörpers 70 erstreckt sich von der Entnahmeöffnung 62 weg zur Seitenwand 38 hin.
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Da der Effekt eines Entzugs von Betriebsflüssigkeit bezüglich der Entnahmeöffnung 62 durch Flieh- oder allgemein Beschleunigungskräfte mit zunehmender Entleerung des Tanks 10 immer größer wird, ist wenigstens der Förderschenkel 70b möglichst nahe am Tankboden 36 angeordnet, beispielsweise im Bereich der untersten 20 % der lichten Tankhöhe im Bereich seiner Anordnung, und erstreckt sich nahe an die Tankseitenwand 38 heran, berührt diese gegebenenfalls oder liegt dieser wenigstens näher als der Entnahmeöffnung 62.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Förderschenkel 70b parallel zum flächigen Wärmeabgabebauteil 56, und zwar besonders bevorzugt zwischen diesem und dem Tankboden 36, um selbst dann, wenn außerhalb des Tanks 10 Temperaturen herrschen, die zum Einfrieren der Betriebsflüssigkeit im Tank 10 führen könnten, Betriebsflüssigkeit in flüssigem Aggregatzustand aus dem Tank 10 entnehmen zu können.
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Das flächige Wärmeabgabebauteil 56 der elektrischen Heizvorrichtung 52 umfasst ein flächiges Kunststoff-Substratbauteil 72, beispielsweise eine Kunststofffolie mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 500 µm. Die Kunststofffolie kann aus einem Polyolefin oder auch aus Kunststoffen gebildet sein, die gegenüber höheren Temperaturen beständig sind als ein Polyolefin, wie etwa Polyethylenterephthalat oder Polyamid.
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Der in 1 linke Abschnitt des Wärmeabgabebauteils 56 ist nur auf einer Seite des flächigen Kunststoff-Substratbauteils 72 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 74 versehen, welche von dem Steuerteil 50 bestrombar ist und aufgrund ihres inneren elektrischen Widerstandes bei Bestromung ihre Temperatur erhöht und dadurch Wärme an ihre Umgebung abgibt.
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Die elektrisch leitfähige Schicht 74 ist durch Gasphasenabscheidung, im vorliegenden Beispiel genauer durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf die sie tragende Seite des Kunststoff-Substratbauteils 72 abgeschieden worden.
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Zum Schutz vor einer Reaktion mit einer im Tankvolumen 32 gespeicherten Flüssigkeit, wie etwa wässrige Harnstofflösung, ist die elektrisch leitfähige Schicht 74 mit einer Deckschicht 76 versehen. Die Deckschicht 76 ist vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff und ist vorzugsweise ebenfalls durch Gasphasenabscheidung auf die Baugruppe aus elektrisch leitfähiger Schicht 74 und Kunststoff-Substratbauteil 72 aufgebracht.
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Die Dickenabmessungen der Schichten 72, 74 und 76 in 1 sind nicht maßstäblich und deuten auch im Verhältnis zueinander keine Größenverhältnisse an.
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Der in 1 rechte Abschnitt des Wärmeabgabebauteils 56 ist beidseitig mit je einer elektrisch leitfähigen Schicht 74 versehen, wobei jede der beiden elektrisch leitfähigen Schichten 74 durch Gasphasenabscheidung auf die beiden entgegengesetzten Oberflächen des flächigen Kunststoff-Substratbauteils 72 aufgebracht sind. Beide elektrisch leitfähigen Schichten 74 des rechten Abschnitts des Wärmeabgabebauteils 56 sind durch das Steuerteil 50 bestrombar, sodass das Steuerteil 50 durch betragsmäßige Veränderung des den elektrisch leitfähigen Schichten 74 zugeführten Stroms die pro Zeiteinheit vom Wärmeabgabebauteil 56 abgegebene Wärmemenge steuern bzw. regeln kann. Zur Regelung kann im Tankvolumen wenigstens ein Temperatursensor vorgesehen sein, welcher signalübertragungsmäßig mit dem Steuerteil 50 verbunden ist.
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Auch die im rechten Abschnitt des Wärmeabgabebauteils 56 zum Tankboden 36 hin weisende elektrisch leitfähige Schicht 74 ist mit einer durch Gasphasenabscheidung aufgetragenen Deckschicht 76 vor direktem Kontakt mit der im Tankvolumen 32 gespeicherten Flüssigkeit geschützt.
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Neben der oben beschriebenen elektrischen Heizvorrichtung 52 kann der Flüssigkeitstank 10 eine weitere elektrische Heizvorrichtung 78 aufweisen. Im Falle der weiteren elektrischen Heizvorrichtung 78 dient das untere Schalenteil 18 als Kunststoff-Substratbauteil. Auf die zum Tankvolumen 32 hin weisende Innenseite des unteren Schalenteils 18 ist lokal durch Gasphasenabscheidung eine weitere elektrisch leitfähige Schicht 80 aufgetragen, welche wiederum durch Gasphasenabscheidung mit einer Kunststoff-Deckschicht 82 bedeckt und so vor unmittelbarem Kontakt mit der im Tankvolumen 32 gespeicherten Flüssigkeit geschützt ist.
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Die weitere elektrische Heizvorrichtung 78 kann ein eigenes Steuerteil 84 aufweisen, welches mit einer Stromquelle verbunden sein kann und welches dazu ausgebildet ist, die Bestromung und damit mittelbar die Wärmeabgabe der elektrisch leitfähigen Schicht 80 zu steuern bzw. zu regeln. Auch hierzu kann wenigstens ein Temperatursensor im Inneren des Tanks 10 vorgesehen und signalübertragungsmäßig mit dem Steuerteil 84 verbunden sein.
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Alternativ kann auch die elektrisch leitfähige Schicht 80 durch das Steuerteil 50 der Heizvorrichtung 52 gesteuert werden, wenn eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steuerteil 50 und der elektrisch leitfähigen Schicht 80 hergestellt werden kann. Eine solche Leitung kann beispielsweise ebenfalls durch Gasphasenabscheidung auf der Innenseite des unteren Schalenteils 18 und durch Abdeckung derselben mittels einer Deckschicht erzeugt werden. Dann, wenn die elektrisch leitfähige Schicht 80 durch das Steuerteil 50 der Heizvorrichtung 52 steuerbar ist und dass weitere Steuerteil 84 entfällt, weist der Flüssigkeitstank 10 nur die Heizvorrichtung 52 auf.
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Mit dem Aufbringen elektrisch leitfähiger Schichten auf Kunststoffoberflächen des Flüssigkeitstanks 10 durch Gasphasenabscheidung können die elektrisch leitfähigen Schichten von elektrischen Heizvorrichtungen in nahezu beliebiger dreidimensionaler Gestalt erzeugt werden. Somit können elektrische Heizvorrichtungen auch in Flüssigkeitstanks 10 mit komplexer Innenraumgestalt problemlos angeordnet werden. So können beispielsweise Tankböden mit integrierten Schwallschutzformationen im Bereich der Schwallschutzformationen unmittelbar mit einer elektrisch leitfähigen wärmeabgebenden Schicht versehen werden. Schwallschutzformationen, die zur Behinderung von Flüssigkeitsbewegungen im Tank als Rippen vom Tankboden oder/und von den Tankwänden in das Tankinnere vorstehen, können selbst Kunststoff-Substratbauteil sein und an ihrer dem Tankvolumen 32 zugewandten Oberfläche durch Gasphasenabscheidung mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen sein.
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Die elektrisch leitfähigen Schichten 74 und 78 sind metallische Schichten, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung.
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Durch die ebenfalls gegebene Möglichkeit, die derart in ihrer Gestalt komplexen elektrisch leitfähigen Schichten durch Gasphasenabscheidung mit Deckschichten, insbesondere Kunststoff-Deckschichten vor einem unmittelbaren Kontakt mit einer in dem jeweiligen Tank 10 gespeicherten Flüssigkeit zu schützen, kann die so unter Beteiligung von Gasphasenabscheidung gebildete elektrische Heizvorrichtung mit langer Betriebslebensdauer betrieben werden.
