DE202019100739U1

DE202019100739U1 - Tank zum Aufnehmen einer wässrigen Lösung, der ein zeitweiliges Schutzelement umfasst

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Publication number: DE202019100739U1
Application number: DE202019100739.7U
Authority: DE
Original assignee: Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Current assignee: Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2029-02-09

Abstract

Zufuhrmodul (1), das dafür eingerichtet ist, in einem Tank (10) für eine wässrige Lösung verwendet zu werden, wobei der Tank (10) dafür eingerichtet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei das Zufuhrmodul Folgendes umfasst:- eine Komponente, die dafür eingerichtet ist, mindestens teilweise in dem Tank (10) aufgenommen zu werden, und- ein zeitweiliges Schutzelement (9), das dafür eingerichtet ist, die Komponente zu schützen, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) aus einem wasserlöslichen Material besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet von Tanks zum Aufnehmen einer wässrigen Lösung an Bord eines Kraftfahrzeugs und betrifft insbesondere ein zeitweiliges Schutzelement für eine Komponente in einem Tank an Bord eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft sie:

ein Zufuhrmodul, das dafür ausgestaltet ist, in einem Tank für eine wässrige Lösung verwendet zu werden, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei das Zufuhrmodul eine Komponente, die mindestens teilweise in dem Tank enthalten ist, und ein zeitweiliges Schutzelement zum Schützen der Komponente umfasst;
einen Tank für eine wässrige Lösung, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei der Tank einen Innenraum definiert, wobei der Tank Folgendes umfasst: eine Komponente, wobei die Komponente mindestens teilweise in dem Innenraum des Tanks enthalten ist, und ein zeitweiliges Schutzelement zum Schützen der Komponente, wobei sich das zeitweilige Schutzelement im Innenraum des Tanks befindet; und
ein Fahrzeug, das mit einem Tank versehen ist, der das Zufuhrmodul umfasst, und/oder mit dem Tank versehen ist.

Kraftfahrzeuge sind allgemein mit Tanks zum Aufnehmen einer wässrigen Lösung versehen, die als Selective Catalytic Reduction (oder SCR)-Tanks bezeichnet werden, um Harnstoff, andere Vorläufer von Ammoniak, oder Ammoniaklösungen zur Verwendung in SCR-Systemen aufzunehmen, beispielsweise zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors zum Reduzieren von Stickoxiden; oder einem Wassertank zum möglichen Einspritzen von Wasser in den Brennraum des Motors.
Diese Tanks können zum Beispiel durch Spritzgießen zweier Halbschalen hergestellt werden. Diese zwei Halbschalen werden dann zu einem Tank zusammengeschweißt.
Diese Tanks sind in der Regel mit Komponenten und/oder mit einem Zufuhrmodul versehen, das Komponenten umfasst, die während der Herstellung der Tanks und/oder des Zufuhrmoduls beschädigt werden könnten. Der Herstellungsprozess erfordert einen Schritt des Einsetzens des Zufuhrmoduls in das Innere des Tanks oder durch eine Halbschale, was zu einer Beschädigung der Komponenten führen könnte. Das gilt insbesondere dann, wenn eine automatisierte Produktionsstrecke zum Montieren des Tanks verwendet wird. Zum Beispiel können Teile einer flexiblen Heizvorrichtung zwischen dem Tank, in den das Zufuhrmodul eingesetzt wird, und dem Zufuhrmodul selbst eingeklemmt werden. Daher erfordert die Herstellung eines Zufuhrmoduls die Verwendung einer zeitweiligen Schutzvorrichtung zum Vermeiden von Schäden an den Komponenten während der Montageschritte. Diese zeitweilige Schutzvorrichtung wird an dem Zufuhrmodul befestigt, um eine Beschädigung der Komponenten während der Aufbewahrung des Moduls oder während der Schritte zur Herstellung des Tanks zum Aufnehmen einer wässrigen Lösung an Bord eines Kraftfahrzeugs zu verhindern.
Anschließend muss die zeitweilige Schutzvorrichtung nach dem Einsetzen des Zufuhrmoduls in das Innere des Tanks zurückgezogen werden. Der Schritt des Zurückziehens der zeitweiligen Schutzvorrichtung aus dem Zufuhrmodul ist zeitraubend, er ist aufgrund seiner Zugänglichkeit nicht einfach und macht den Herstellungsprozess des Tanks weniger effizient.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Vereinfachung der Montage eines Tanks für eine wässrige Lösung, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines zeitweiligen Schutzelements zum Montieren eines Zufuhrmoduls, wobei das Zufuhrmodul bei der Herstellung eines Tanks für eine wässrige Lösung verwendet wird, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden.
Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung ein Zufuhrmodul bereit, das dafür ausgestaltet ist, in einem Tank für eine wässrige Lösung verwendet zu werden, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei das Zufuhrmodul Folgendes umfasst:

- eine Komponente, die dafür ausgestaltet ist, mindestens teilweise in dem Tank aufgenommen zu werden und
- ein zeitweiliges Schutzelement, das dafür ausgestaltet ist, die Komponente zu schützen,

Die Erfinder haben unerwartet herausgefunden, dass das zeitweilige Schutzelement zur Verwendung in einem Tank zum Aufnehmen einer wässrigen Lösung an Bord eines Fahrzeugs aus einem wasserlöslichen Material bestehen kann. Das zeitweilige Schutzelement bietet den Vorteil, sich in der wässrigen Lösung, die in dem Tank enthalten ist, auflösen zu können, wodurch ein umständlicher Ausbauschritt vermieden wird.
Der Begriff „zeitweiliges Schutzelement“ meint ein Element, das dafür vorgesehen ist, eine Komponente des Tanks - insbesondere eine Komponente des Zufuhrmoduls - während der Herstellung des Moduls und/oder während der Herstellung des Tanks zu schützen. Genauer gesagt ist das zeitweilige Schutzelement in der Lage, eine Komponente des Zufuhrmoduls während des Schrittes des Anbringens des Zufuhrmoduls an dem Tank für eine wässrige Lösung zu schützen. In einer konkreten Ausführungsform ist das zeitweilige Schutzelement in der Lage, die Komponente innerhalb eines zuvor festgelegten Volumens zu halten oder zu begrenzen, die als eine sichere Zone identifiziert wurde, wo das Risiko einer Beschädigung der Komponente maximal so groß ist wie ein akzeptabler Grenzwert. In einer weiteren konkreten Ausführungsform verhindert das zeitweilige Schutzelement, dass die Komponente zwischen dem Zufuhrmodul und dem Tank eingeklemmt wird.
Ein Material ist als wasserlöslich definiert, wenn sich 1 g dieses Materials in 1 Liter entmineralisiertem Wasser in weniger als 4 Stunden bei 23 °C vollständig auflöst. Eine vollständige Auflösung ist erreicht, wenn die Menge an unlöslichen Rückständen, gemäß Standard DIN V 70071:2005-06 Anhang G gemessen, weniger als 60 mg/kg beträgt.
Allgemein ist die wässrige Lösung entmineralisiertes Wasser oder eine Harnstofflösung. In der Regel enthält die Harnstofflösung etwa 32,5 Gewichts-% hochreinen Harnstoff (CAS-Nummer 57-13-6) und 67,5 Gewichts-% entmineralisiertes Wasser. Der hochreine Harnstoff ist gemäß Standard ISO 22241 definiert. Ein Beispiel einer solchen wässrigen Ammoniaklösung wird auf dem freien Markt unter dem Handelsnamen Adblue^® angeboten. Der Ausdruck „entmineralisiertes Wasser“ meint eine entionisierte Wasserlösung mit einer Leitfähigkeit von maximal 1,0 µS/cm bei 25 °C gemäß Standard ISO 3696:1987.
Somit kann das zeitweilige Schutzelement einfach und effizient eine Komponente eines Zufuhrmoduls schützen, bevor irgend ein Schritt des Montierens oder Einfügens des Zufuhrmoduls in einen Tank ausgeführt wird. Das zeitweilige Schutzelement kann in der Lage sein, eine Komponente des Zufuhrmoduls vor physischen Angriffen, beispielsweise mechanischen Angriffen wie Stößen, Schlägen, Reibwirkung, Einklemmen oder übermäßige Erwärmung, während des Herstellungsprozesses oder während des Transports des Zufuhrmoduls zu schützen. Des Weiteren kann das zeitweilige Schutzelement in der Lage sein, eine Komponente des Zufuhrmoduls vor chemischen Angriffen, zum Beispiel chemischen Einwirkungen von Öl oder Schmierstoffen, während des Herstellungsprozesses oder während des Transports des Zufuhrmoduls zu schützen, welche die Effektivität der Komponente an Bord des Fahrzeugs beeinträchtigen können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zeitweilige Schutzelement ein Netz, ein Verbindungselement, ein Knoten, eine Klammerung oder eine Abdeckung. Der Ausdruck „Klammerung“ meint hier eine zweiteilige Komponente. Die zweiteilige Komponente umfasst einen ersten Teil, der mit mindestens einer Aussparung versehen ist, und einen zweiten Teil, der mit mindestens einem Vorsprung versehen ist, wobei die mindestens eine Aussparung des ersten Teils dafür ausgelegt ist, den mindestens einen Vorsprung des zweiten Teils aufzunehmen. Wenn der Vorsprung des zweiten Teils in der Aussparung des ersten Teils aufgenommen ist, so werden die beiden Teile aneinander befestigt, um eine zweiteilige Komponente zu bilden, die eine „Klammerung“ darstellt. Der Vorsprung des zweiten Teils kann fest oder lösbar in der Aussparung des ersten Teils aufgenommen werden.
Der Vorteil der Verwendung dieser Art von zeitweiligem Schutzelement besteht in der Verringerung der Menge an aufzulösendem wasserlöslichem Polymermaterial. Dadurch kann praktisch die Menge an zu verwendendem wasserlöslichem Material begrenzt werden. Somit ist die Menge an aufzulösendem wasserlöslichem Material in der wässrigen Lösung begrenzt, was seine Auflösung fördert, da Tanks für eine wässrige Lösung an Bord eines Fahrzeugs ein begrenztes Volumen haben, zum Beispiel zwischen 5 und 30 Litern für einen Pkw. Des Weiteren kann es bevorzugt sein, den Tank nicht vollständig zu füllen, sondern nur bis auf einen Füllstand zu füllen, bei dem die wässrige Lösung das wasserlösliche Material berührt, um das wasserlösliche Material aufzulösen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das wasserlösliche Material ein wasserlösliches Polymermaterial.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das wasserlösliche Material so gewählt, dass es mindestens eine Verbindung umfasst, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: ein Polyvinylalkoholpolymer, ein Polyvinylalkohol-Copolymer, ein Sulfopolymer und ein Silikon. Zum Beispiel kann ein ausgewähltes Sulfopolymer ein Sulfopolymer sein, das mit Ethylenalkohol modifiziert wurde, wie in der veröffentlichten Patentanmeldung WO2016205690A1 im Namen von Stratasys offenbart, und ein ausgewähltes Silikon kann ein Silikon sein, wie in der veröffentlichten Patentanmeldung US20150368404A1 im Namen von Momentive Performance Materials offenbart.
Dieses Polymermaterial, und insbesondere die hier beschriebene Auswahl an Verbindungen, ist insofern vorteilhaft, als ein Verstopfen oder Verkleben der stromabwärts angeordneten Elemente oder Vorrichtungen, wie ein Filter, ein Injektor oder ein Katalysator, vermieden wird. Des Weiteren werden diese Elemente oder Vorrichtungen nicht durch Metallteilchen kontaminiert oder verunreinigt, was beispielsweise besonders schädlich für einen Katalysator sein könnte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das zeitweilige Schutzelement durch einen additiven Herstellungsprozess erhalten, d. h. das zeitweilige Schutzelement wird durch additive Herstellung (Additive Manufacturing) gefertigt.
Additive Manufacturing beschreibt die Technologien, mit denen 3D-Objekte durch schichtweises Anordnen von Material (zum Beispiel Kunststoff) hergestellt werden.
Allen Additive Manufacturing-Technologien ist die Verwendung eines Computers, von 3D-Modellierungssoftware (Computer Aided Design oder CAD), Maschinenausrüstung und Schichtbildungsmaterial. Sobald eine CAD-Skizze angefertigt wurde, liest die Additive Manufacturing-Ausrüstung Daten aus der CAD-Datei ein und legt aufeinanderfolgende Schichten von Flüssigkeit, Pulver, Folienmaterial oder anderem Material Schicht für Schicht übereinander ab, um ein 3D-Objekt herzustellen.
Der Begriff „Additive Manufacturing“ umfasst viele Technologien, einschließlich Untergruppen wie 3D-Druck, Rapid Prototyping (RP), Direct Digital Manufacturing (DDM), geschichtete Herstellung und additive Fertigung.
Somit eignet sich das Additive Manufacturing besonders gut für die Herstellung eines solchen zeitweiligen Schutzelements, da sich damit komplexe Formen herstellen lassen - zum Beispiel ein Netz - und/oder da es kosteneffektiv ist. Ein solcher Herstellungsschritt eignet sich ebenso zur Herstellung des zeitweiligen Schutzelements an einer bereits hergestellten Komponente, wodurch der Schutz erbracht und gewährleistet wird, den diese Komponente erfordert, da kein weiterer Schritt zum Montieren oder Anbringen des zeitweiligen Schutzelements erforderlich ist, damit es seine Schutzfunktion für die Komponente ausüben kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Zufuhrmodul eine Komponente, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Konzentrationssensor, Füllstandsensor, Temperatursensor, Drucksensor und Heizvorrichtung, wobei das zeitweilige Schutzelement die Komponente schützt.
Diese Komponenten sind in der Tat sehr empfindlich und können während des Transports des Zufuhrmoduls oder während der Herstellung eines Tanks, der ein solches Zufuhrmodul umfasst, leicht beschädigt werden. Somit es ist vorteilhaft, diese Komponenten mittels eines zeitweiligen Schutzelements zu schützen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schützt das zeitweilige Schutzelement die Komponente durch mindestens teilweises räumliches Aufnehmen oder Halten der Komponente.
Somit kann sich die Komponente nicht frei bewegen und ist dadurch weniger schadensanfällig. Des Weiteren kann der Platzbedarf der Komponente verringert werden, was für Lagerung, Transport und Herstellung vorteilhaft ist, wodurch sich das Zufuhrmodul auch leichter durch einen Arbeiter oder durch eine Maschine, wie zum Beispiel einen Roboter, handhaben lässt. Nach der Herstellung, wenn der Tank mit einer wässrigen Lösung befüllt wird, löst sich das zeitweilige Schutzelement in der wässrigen Lösung auf und gibt die Komponente frei, die letztendlich ihre Betriebsposition in dem Tank einnehmen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Komponente eine flexible Heizvorrichtung, bevorzugt eine elektrische flexible Heizvorrichtung.
Eine flexible Heizvorrichtung kann in der Tat vorteilhaft durch ein solches zeitweiliges Schutzelement geschützt werden, insbesondere durch ein Netz, einen Knoten oder ein Verbindungselement.
Der Ausdruck „flexible Heizvorrichtung“ meint hier, dass die Heizvorrichtung mindestens ein flexibles Teil hat. Das Adjektiv „flexibel“ meint hier praktisch „leicht verformbar“, und zwar allgemein in umkehrbarer Weise. Allgemein entspricht dies einer Biegesteifigkeit unter 4000 N.m, was als gleich (Eh)^3/((12 (1-u²)) definiert ist, wobei: E der Elastizitätsmodul des flexiblen Teils ist, gemäß dem Standard ASTDM D790-03 gemessen, h seine Dicke ist und u die Poissonzahl seines Materials ist. Bevorzugt beträgt die Biegesteifigkeit des flexiblen Teils maximal 1000 N.m, besonders bevorzugt maximal 100 N.m, ganz besonders bevorzugt maximal 10 N.m, ganz besonders bevorzugt maximal 1 N.m.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zeitweilige Schutzelement ein Verbindungselement, das zwei Ränder der Komponente verbindet. Dadurch kann die Komponente über sich selbst gefaltet werden.
Diese Ausführungsform eignet sich besonders für eine Komponente wie zum Beispiel eine flexible Heizvorrichtung, kann aber auch für andere faltbare Komponenten verwendet werden, die nicht unbedingt flexibel sein müssen, aber zum Beispiel mechanisch faltbar sind. Diese Komponenten können in dem Tank nach dem Auflösen des zeitweiligen Schutzelements in der wässrigen Lösung freigegeben werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft einen Tank für eine wässrige Lösung, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei der Tank einen Innenraum definiert, wobei der Tank Folgendes umfasst:

- eine Komponente, wobei die Komponente mindestens teilweise in dem Innenraum des Tanks enthalten ist;
- ein zeitweiliges Schutzelement zum Schützen der Komponente, wobei sich das zeitweilige Schutzelement im Innenraum des Tanks befindet,

Die Formulierung „eine wässrige Lösung in den Tank gegossen wird“ meint eine Menge einer wässrigen Lösung, die ausreicht, damit das zeitweilige Schutzelement in Kontakt mit der wässrigen Lösung kommen kann, wobei es eventuell in die wässrige Lösung getaucht ist.
Die Auflösung des zeitweiligen Schutzelements geschieht, wenn eine wässrige Lösung zum ersten Mal in den Tank gegossen wird. Dadurch löst sich das zeitweilige Schutzelement in der wässrigen Lösung auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Tank mindestens eine Öffnung und ein Zufuhrmodul des oben angesprochenen Typs, wobei das mit der Komponente versehene Zufuhrmodul und das zeitweilige Schutzelement dafür ausgestaltet sind, durch die Öffnung eingeführt zu werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zufuhrmoduls des oben angesprochenen Typs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Zufuhrmoduls, das dafür ausgestaltet ist, in einem Tank verwendet zu werden
b) Bereitstellen mindestens einer Komponente, die dafür ausgestaltet ist, an dem Zufuhrmodul angebracht zu werden;
c) Anbringen eines zeitweiligen Schutzelements an der und/oder um die Komponente;
d) Anbringen der Komponente an dem Zufuhrmodul.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks für eine wässrige Lösung, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, und das folgende Schritte umfasst:

a) Herstellung eines Tanks, der mit mindestens einer Öffnung versehen ist, wobei der Tank einen Innenraum definiert;
b) Einfügen eines Zufuhrmoduls des oben angesprochenen Typs durch die Öffnung des Tanks;
c) Anbringen des Zufuhrmoduls in dem Tank, wobei das zeitweilige Schutzelement im Innenraum des Tanks verbleibt.

Somit erlaubt die Tatsache, dass das zeitweilige Schutzelement wasserlöslich ist, vorteilhafterweise die Verwendung eines hergestellten Tanks mit nur einer Öffnung zum Einfügen des Zufuhrmoduls, ohne dass eine größere Öffnung oder eine weitere Öffnung zum Ausbauen oder Herausnehmen des zeitweiligen Schutzelements erforderlich ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks für eine wässrige Lösung, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, und das folgende Schritte umfasst:

a) Herstellen eines ersten Schalenteils eines Tanks und Herstellen eines zweiten Schalenteils des Tanks, wobei der erste und der zweite Schalenteil des Tanks dafür ausgestaltet sind, zu einem Tank verbunden zu werden, der einen Innenraum definiert;
b) Anbringen eines Zufuhrmoduls des oben angesprochenen Typs an einem des ersten und des zweiten Schalenteils des Tanks;
c) Verbinden des zweiten Schalenteils des Tanks mit dem ersten Schalenteil des Tanks, wobei das zeitweilige Schutzelement im Innenraum des Tanks verbleibt.

Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, indem sie den Herstellungsprozess eines Tanks vereinfacht, der mit einer Zufuhrmodul versehen ist, wobei das zeitweilige Schutzelement nicht während des Prozesses ausgebaut oder herausgenommen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jedes der oben angesprochenen Verfahren zur Herstellung eines Tanks folgenden Schritt:

d) Befüllen des Tanks mit einer wässrigen Lösung zum Auflösen des zeitweiligen Schutzelements durch die wässrige Lösung.

Somit erfüllt das zeitweilige Schutzelement vorteilhafterweise seine Schutzfunktion, bis der Tank in seiner Betriebsposition an Bord des Fahrzeugs ist. Dadurch werden Beschädigungen während des Transports des Tanks vermieden, bevor er an Bord des Fahrzeugs montiert wird, oder auch während des Anbringungsschrittes des Tanks an Bord des Fahrzeugs. Wenn der Tank anschließend mit der wässrigen Lösung aufgefüllt wird und das zeitweilige Schutzelement sich aufgelöst hat, so kann die geschützte Komponente dann ihre funktionale Form oder Position einnehmen. Des Weiteren kann die wässrige Lösung, welche die aufgelösten Produkte enthält, die aus der Auflösung des wasserlöslichen Materials des zeitweiligen Schutzelements entstanden sind, so verwendet werden, als wenn das zeitweilige Schutzelement sich nicht darin aufgelöst hätte, da diese Produkte nicht unbedingt den Betriebszustand der stromabwärtigen Elemente oder Vorrichtungen beeinträchtigen. Zum Beispiel kann diese wässrige Lösung, die diese aufgelösten Produkte enthält, an Bord eines Fahrzeugs in der Einspritzleitung und/oder zum Behandeln von Abgasen verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die wässrige Lösung eine wässrige Harnstofflösung, die in einem Fahrzeug besonders nützlich ist, wie oben angesprochen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das mit einem Tank versehen ist, der ein Zufuhrmodul des oben angesprochenen Typs umfasst und/oder der mit einem Tank des oben angesprochenen Typs versehen ist.
Die beiliegenden Zeichnungen dienen zum Veranschaulichen derzeit bevorzugter, nichteinschränkender beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die oben beschriebenen sowie weitere Vorteile der Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden offenkundiger, und die Erfindung wird besser verstanden, anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen Folgendes zu sehen ist:

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Zufuhrmoduls, das ein zeitweiliges Schutzelement des Standes der Technik umfasst;
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Zufuhrmoduls, in der das zeitweilige Schutzelement des Standes der Technik herausgenommen ist;
3A ist eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Variante eines Zufuhrmoduls, das ein zeitweiliges Schutzelement gemäß der Erfindung umfasst;
3B ist ein Detail von 3A im Querschnitt, das eine Komponente des Zufuhrmoduls darstellt, das mit einer ersten Variante eines zeitweiligen Schutzelements versehen ist;
4A ist eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Variante eines Zufuhrmoduls, das ein zeitweiliges Schutzelement gemäß der Erfindung umfasst;
4B ist ein Detail von 4A im Querschnitt, das eine Komponente des Zufuhrmoduls darstellt, das mit einer zweiten Variante eines zeitweiligen Schutzelements versehen ist;
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer dritten Variante eines Zufuhrmoduls, das ein zeitweiliges Schutzelement gemäß der Erfindung umfasst;
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer vierten Variante eines Zufuhrmoduls, das ein zeitweiliges Schutzelement gemäß der Erfindung umfasst;
7 ist eine schematische Ansicht eines Tanks, der mit einem Zufuhrmodul gemäß der Erfindung versehen werden kann;
8 ist eine schematische Ansicht eines Tanks, der mit einem Zufuhrmodul gemäß der Erfindung versehen ist, in dem das zeitweilige Schutzelement aufgelöst wurde.

1 veranschaulicht ein Zufuhrmodul 1, das mit einem zeitweiligen Schutzelement 3 des Standes der Technik versehen ist. Das zeitweilige Schutzelement 3 ist herausnehmbar an dem Zufuhrmodul 1 befestigt. Das Zufuhrmodul umfasst einen Flansch 5 zum Anbringen des Zufuhrmoduls an einem Tank und eine Zufuhröffnung 6 zum Zuführen des in dem Tank gespeicherten Fluids. Komponenten, wie zum Beispiel eine flexible elektrische Heizvorrichtung 7, eine Pumpe und ein Sensor 8 befinden sich in dem inneren Volumen, das durch das zeitweilige Schutzelement 3 definiert wird. Das zeitweilige Schutzelement 3 wird zum Führen beim Einsetzen des Zufuhrmoduls 1 durch die Öffnung eines Tanks verwendet. Es verhindert, dass die Komponenten, wie zum Beispiel die flexible elektrische Heizvorrichtung 7, beschädigt werden, wie zum Beispiel zwischen einem Teil des Zufuhrmoduls 1 und der Wand des Tanks, zum Beispiel der Wand um die Öffnung des Tanks, eingeklemmt zu werden.
2 veranschaulicht ein Zufuhrmodul 1 in seiner endgültigen Betriebsposition nach dem Einsetzen in den Tank und nach dem Entfernen des zeitweiligen Schutzelements 3. In dieser endgültigen Betriebsposition weist die flexible elektrische Heizvorrichtung 7 eine ungefaltete freigegebene Position auf, in der sie eine große Fläche in dem Tank in Anspruch nimmt. Es ist anzumerken, dass in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die endgültige Betriebsposition des Zufuhrmoduls die gleiche ist.
3A und 3B veranschaulichen eine erste Variante eines Zufuhrmoduls 1, das ein zeitweiliges Schutzelement 9 gemäß der Erfindung umfasst. Zu diesem Zweck weist das Zufuhrmodul 1 einen Flansch 5 zum Schließen einer Öffnung eines Tanks und zum Anbringen des Zufuhrmoduls 1 an dem Tank auf. Der Flansch 5 weist eine Zufuhröffnung 6 zum Zuführen des in dem Tank gespeicherten Fluids auf, zum Beispiel eine wässrige Lösung wie eine Harnstofflösung oder Adblue^®. Das Zufuhrmodul 1 kann des Weiteren mit Komponenten versehen sein, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Konzentrationssensor, Füllstandsensor, Temperatursensor, Drucksensor und Heizvorrichtung. In dem in den 3A und 3B veranschaulichten Beispiel umfasst das Zufuhrmodul 1 eine zu schützende Komponente, zum Beispiel eine elektrische flexible Heizvorrichtung 7. Die elektrische flexible Heizvorrichtung 7 ist gefaltet und wird durch ein zeitweiliges Schutzelement 9 in einer gefalteten Position gehalten. Daher schützt das zeitweilige Schutzelement die Komponente durch mindestens teilweises räumliches Aufnehmen oder Halten der Komponente. In der veranschaulichten Ausführungsform der 3A und 3B ist das zeitweilige Schutzelement 9 ein Verbindungselement, das zwei Ränder der gefalteten elektrischen flexiblen Heizvorrichtung 7 verbindet. Die flexible elektrische Heizvorrichtung kann ihre endgültige Betriebsposition einfach unter der Wirkung der Elastizitätskraft des Materials und/oder unter der Wirkung der Schwerkraft, oder mit Unterstützung durch einen Arbeiter (Mensch oder Roboter) einnehmen.
Das zeitweilige Schutzelement 9 besteht aus einem wasserlöslichen Material, bevorzugt einem wasserlöslichen Polymermaterial. Besonders bevorzugt umfasst das wasserlösliche Polymermaterial mindestens eine Verbindung, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: ein Polyvinylalkoholpolymer, ein Sulfopolymer und ein Silikon. Ganz besonders bevorzugt ist das wasserlösliche Polymermaterial ein Polyvinylalkoholpolymer (bekannt als PVA oder PVOH). Zum Beispiel löst sich bei Raumtemperatur 1 g PVA in ungefähr 180 Minuten in 1 Liter einer Harnstofflösung aus Adblue^® auf. Dies ist mit den Auflösungsanforderungen der vorliegenden Erfindung vereinbar, wonach das Material des zeitweiligen Schutzelements aufgelöst werden muss, bevor das Fahrzeug betrieben werden kann, zum Beispiel auf einer Straße, damit die geschützte Komponente ihre Funktion erfüllen kann. Darüber hinaus darf das Material des zeitweiligen Schutzelements keine stromabwärtigen Elemente verstopfen, wie einen Injektor, einen Filter oder einen Katalysator. Folglich sind PVA-Sorten mit niedrigem Molekulargewicht besonders geeignet, um diesen Verstopfungseffekt zu vermeiden. Zum Beispiel ist Polyvinylalkohol geeignet, der durch die Firma SEKISUI unter dem Namen Selvol^® auf dem freien Markt angeboten wird, wie zum Beispiel Selvol PVOH502 oder Selvol PVOH 103/E103. Dieses Material enthält keinen signifikanten Anteil von Metallteilchen, wodurch der Kontaminierungseffekt der stromabwärtigen Elemente, wie zum Beispiel eines Katalysators, vermieden werden kann. Alternativ kann Polyethylenglykol (bekannt als PEG) anstelle von PVA verwendet werden.
4A und 4B veranschaulichen eine zweite Variante eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung. In dieser Variante ist das zeitweilige Schutzelement 9 ein Knoten, der in Öffnungen der elektrischen flexiblen Heizvorrichtung 7 eingefügt werden kann, um sie in einer gefalteten Position zu halten.
5 veranschaulichen eine dritte Variante eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung. In dieser Variante ist das zeitweilige Schutzelement 9 ein Netz, das die elektrische flexible Heizvorrichtung und den Sensor 8 umfängt, um zum Beispiel die elektrische flexible Heizvorrichtung 7 in einer gefalteten Position zu halten.
6 veranschaulicht eine vierte Variante eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung. In dieser Variante ist das zeitweilige Schutzelement 9 eine Abdeckung oder ein Film, die bzw. der die elektrische flexible Heizvorrichtung 7 umfängt, um sie in einer gefalteten Position zu halten.
7 veranschaulicht einen Tank 10, der eine Öffnung 11 zum Einfügen und Anbringen eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung umfasst. Dank des zeitweiligen Schutzelements 9 ist es praktisch nicht mehr erforderlich, ein zeitweiliges Schutzelement herauszunehmen oder auszubauen, wodurch die Verwendung einer großen Bandbreite von Tanks ermöglicht wird, was unter Verwendung eines herausnehmbaren zeitweiligen Schutzelements des Standes der Technik nicht möglich war.
8 veranschaulicht einen Tank 10 in seiner endgültigen Betriebsposition. Der Tank 10 umfasst einen ersten Schalenteil 12 und einen zweiten Schalenteil 13, wobei die Schalenteile beispielsweise miteinander verschweißt werden. Ein Zufuhrmodul 1 wird an dem ersten Schalenteil 12 angebracht (beispielsweise angeschweißt, angenietet oder angeschraubt). Das Zufuhrmodul 1 ist von dem oben angesprochenen Typ und umfasst einen Flansch 5, eine elektrische flexible Heizvorrichtung und einen Sensor 8. Die elektrische Heizvorrichtung 7 befindet sich in ihrer endgültigen Betriebsposition, wobei das zeitweilige Schutzelement 9 zuvor aufgelöst wurde, so dass die elektrische Heizvorrichtung 7 freigegeben werden kann.
Ein Verfahren zur Herstellung des zeitweiligen Schutzelements 9 umfasst bevorzugt einen Schritt des Additive Manufacturing durch Zugeben des wasserlöslichen Polymermaterials. Einige der oben angesprochenen geeigneten Materialien werden auch in Form eines Pulvers auf dem freien Markt angeboten, das sich in solchen Additive Manufacturing-Prozessen, die als 3D-Drucken oder dreidimensionale Drucken bekannt sind, einfach verwenden lässt. Somit kann das zeitweilige Schutzelement durch Additive Manufacturing hergestellt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung umfasst die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines Zufuhrmoduls 1, das dafür ausgestaltet ist, in einem Tank verwendet 10 zu werden; zum Beispiel weist dieses Zufuhrmodul 1 einen Flansch 5 zum Schließen einer Öffnung 11 des Tanks, einen Flansch zum Anbringen des Zufuhrmoduls 1 an dem Tank 10, eine Öffnung 6 zum Zuführen von Fluid aus dem Tank 10 und einen Sensor 8 auf;
b) Bereitstellen mindestens einer Komponente, die dafür ausgestaltet ist, an einem Zufuhrmodul angebracht zu werden; zum Beispiel kann die Komponente eine elektrische flexible Heizvorrichtung 7 sein;
c) Anbringen eines zeitweiligen Schutzelements 9 an der und/oder um die Komponente; es ist anzumerken, dass dieser Anbringungsschritt ausgeführt werden kann, indem das zeitweilige Schutzelement direkt an der und/oder um die Komponente hergestellt wird; alternativ kann ein zeitweiliges Schutzelement zuvor hergestellt werden und kann während dieses Schrittes an der und/oder um die Komponente angebracht werden;
d) Anbringen der Komponente an dem Zufuhrmodul 1.

Ein erstes Verfahren zur Herstellung eines Tanks 10 für eine wässrige Lösung gemäß der Erfindung, wobei der Tank 10 dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, umfasst die folgenden Schritte:

a) Herstellung eines Tanks 10, der mit mindestens einer Öffnung 11 versehen ist;
b) Einfügen eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung in die Öffnung 11 des Tanks 10;
c) Anbringen des Zufuhrmoduls 1 an einer Wand des Tanks 10, wobei sich das zeitweilige Schutzelement 9 in dem Innenraum des Tanks 10 befindet.

Ein zweites Verfahren zur Herstellung eines Tanks 10 für eine wässrige Lösung gemäß der Erfindung, wobei der Tank dafür ausgestaltet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, umfasst die folgenden Schritte:

a) Herstellen einer ersten Schalenteils 12 eines Tanks 10, der mit mindestens einer Öffnung versehen ist, und Herstellen eines zweiten Schalenteils 13 eines Tanks, wobei die ersten und zweiten Schalenteile eines Tanks 10 dafür ausgestaltet sind, zu einem Tank 10 verbunden zu werden, der mit einer Öffnung versehen ist;
b) Anbringen eines Zufuhrmoduls 1 gemäß der Erfindung an einem des ersten und des zweiten Schalenteils des Tanks;
c) Verbinden des zweiten Schalenteils 13 des Tanks mit dem ersten Schalenteil 12 des Tanks 10, wobei sich das zeitweilige Schutzelement 9 in dem Innenraum des Tanks 10 befindet.

Nach seiner Herstellung kann ein Tank 10 gemäß der Erfindung dann in einem Fahrzeug montiert werden. Zu diesem Zweck umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks 10 gemäß der Erfindung den folgenden weiteren Schritt:

d) Befüllen des Tanks 10 mit einer wässrigen Lösung zum Auflösen des zeitweiligen Schutzelements 9 durch die wässrige Lösung.

Die wässrige Lösung kann eine wässrige Harnstofflösung sein, wie oben angesprochen.
Somit ist das zeitweilige Schutzelement 9 nach einem zuvor festgelegten Zeitraum, zum Beispiel 1 bis 12 Stunden, bevorzugt 3 bis 5 Stunden, aufgelöst und schützt die Komponente nicht mehr. Daher kann die Komponente freigegeben werden oder kann in Kontakt mit der wässrigen Lösung stehen, um ihre Betriebsfunktion zu erfüllen. Des Weiteren kann die wässrige Lösung, welche die aufgelösten Produkte enthält, die aus der Auflösung des zeitweiligen Schutzelements entstanden sind, für den gleichen Verwendungszweck gebrauchsbereit sein wie eine wässrige Lösung, die diese aufgelösten Produkte nicht enthält. Zum Beispiel kann sie in einer Einspritzleitung oder in einem Auspuffrohr eines Fahrzeugs verwendet werden, das mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist, zum Beispiel mit einem Dieselmotor.
Der Flansch 5 kann aus Polyphtalamid (oder PPA) hergestellt werden. Die elektrische flexible Heizvorrichtung 7 kann aus Metallbahnen hergestellt werden, die von zwei Schichten aus Silikon umschlossen werden. Der Tank 10 kann jedem Kunststoffmaterial hergestellt werden, das sich formen oder spritzgießen lässt, wie zum Beispiel Polyethylen.
Obgleich die Prinzipien der Erfindung oben in Verbindung mit konkreten Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Beschreibung lediglich beispielhaft ist und nicht der Einschränkung des Schutzumfangs dient; dieser wird durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016205690 A1 [0017]
US 20150368404 A1 [0017]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN V 70071:2005-06 [0011]
ISO 22241 [0012]
ISO 3696:1987 [0012]

Claims

Zufuhrmodul (1), das dafür eingerichtet ist, in einem Tank (10) für eine wässrige Lösung verwendet zu werden, wobei der Tank (10) dafür eingerichtet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei das Zufuhrmodul Folgendes umfasst: - eine Komponente, die dafür eingerichtet ist, mindestens teilweise in dem Tank (10) aufgenommen zu werden, und - ein zeitweiliges Schutzelement (9), das dafür eingerichtet ist, die Komponente zu schützen, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) aus einem wasserlöslichen Material besteht.
Zufuhrmodul (1) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) ein Netz, ein Verbindungselement, ein Knoten, eine Klammerung oder eine Abdeckung ist.
Zufuhrmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das wasserlösliche Material mindestens eine Verbindung umfasst, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: ein Polyvinylalkoholpolymer, ein Polyvinylalkohol-Copolymer, ein Sulfopolymer und ein Silikon.
Zufuhrmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) durch Additive Manufacturing hergestellt wurde.
Zufuhrmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Konzentrationssensor, Füllstandsensor, Temperatursensor, Drucksensor und Heizvorrichtung.
Zufuhrmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) die Komponente durch mindestens teilweises räumliches Aufnehmen oder Halten der Komponente schützt.
Zufuhrmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente eine flexible Heizvorrichtung ist, bevorzugt eine elektrische flexible Heizvorrichtung (7).
Zufuhrmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) ein Verbindungselement ist, das zwei Ränder der Komponente verbindet.
Tank (10) für eine wässrige Lösung, wobei der Tank (10) dafür eingerichtet ist, an Bord eines Fahrzeugs verwendet zu werden, wobei der Tank (10) einen Innenraum definiert, wobei der Tank (10) Folgendes umfasst: - eine Komponente, wobei die Komponente mindestens teilweise in dem Innenraum des Tanks (10) enthalten ist; - ein zeitweiliges Schutzelement (9) zum Schützen der Komponente, wobei sich das zeitweilige Schutzelement (9) im Innenraum des Tanks (10) befindet, wobei das zeitweilige Schutzelement (9) aus einem wasserlöslichen Material besteht, dergestalt, dass, wenn eine wässrige Lösung in den Tank (10) gegossen wird, das zeitweilige Schutzelement (9) in der wässrigen Lösung aufgelöst wird.
Tank (10) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der Tank (10) mindestens eine Öffnung (11) und ein Zufuhrmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst, wobei das Zufuhrmodul (1) mit der Komponente versehen ist und das zeitweilige Schutzelement (9) dafür eingerichtet ist, durch die Öffnung (11) eingeführt zu werden.
Fahrzeug, das mit einem Tank (10) versehen ist, der ein Zufuhrmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst, und/oder das mit einem Tank (10) nach einem der Ansprüche 9 und 10 versehen ist.