EP3645843A1 - Betriebsflüssigkeitstank - Google Patents

Betriebsflüssigkeitstank

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EP3645843A1
EP3645843A1 EP18737168.7A EP18737168A EP3645843A1 EP 3645843 A1 EP3645843 A1 EP 3645843A1 EP 18737168 A EP18737168 A EP 18737168A EP 3645843 A1 EP3645843 A1 EP 3645843A1
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EP
European Patent Office
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tank
wall
operating fluid
volume
tank wall
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18737168.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nicolai SCHUMACHER
Alexander Pechan
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Kautex Textron GmbH and Co KG
Original Assignee
Kautex Textron GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Kautex Textron GmbH and Co KG filed Critical Kautex Textron GmbH and Co KG
Publication of EP3645843A1 publication Critical patent/EP3645843A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the operating fluid tank comprises means for removing and conveying the additive, for example a pump.
  • the operating fluid tank may have at least one level sensor and a quality sensor.
  • the operating fluid tank according to the invention may be formed in one piece as well as in several parts.
  • the pump, the level sensor and optionally the quality sensor may be part of a so-called conveyor module, which is interchangeable inserted into the working fluid tank.
  • the heating body is designed as a plastic-jacketed heating cartridge, which is inserted into the underfloor of the tank wall in an opening provided for this purpose.
  • the heating element may for example comprise an integrally molded plastic circular blank or a einstü ⁇ one piece molded plastic collar which is welded in the corresponding opening in the tank wall or, thereby closing or sealing.
  • one or more metallic heat-conducting elements may be enclosed or encompassed by the tank wall of the working fluid tank according to the invention.
  • heating polymer As a heating element or heating element, a so-called heating polymer with a positive temperature coefficient is also considered.
  • a heating polymer is to be understood as meaning a polymer with electrically conductive additives or fillers, such as, for example, carbon black.
  • the polymer of the radiator can be heated by means of electrodes, wherein the electrodes are connected to a voltage source for introducing a heating power.
  • the polymer may be a solid or pasty material at room temperature.
  • the polymer may be a thermoplastic ⁇ plastic material.
  • the polymer may be a polyethylene (PE).
  • a second embodiment of the working fluid tank according to the invention with continuously extending between topsoil and bottom heated structures,
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of FIG. 3
  • a third embodiment of the working fluid tank according to the invention with integrated into the tank wall pockets in the radiator are inserted from the outside,
  • FIGS. 4a and 4b are identical to FIGS. 4a and 4b.
  • a fourth embodiment of the operating fluid tank according to the invention with a tank wall passing through and extending into the tank volume heating cartridge,
  • the working fluid tank 1 can be composed, for example, of two injection-molded half shells made of thermoplastic material, preferably of HDPE.
  • heated structures are provided within the tank volume 6, which are formed in one piece with the tank wall 2 and are inserted into the tank volume. men 6 extend.
  • These structures can be heated stiffening elements 8 beaded ⁇ det example, as baffles or 7.
  • the baffles 7 extend within the tank volume 6 over a height which is greater than about one third of the height of the tank volume or the distance between the top floor 3 and the bottom 4.
  • the heated structures each surround a radiator 9, which is not directly with the medium stored within the tank volume 6 is in contact.
  • the radiators 9 may be, for example, ceramic radiators with a positive temperature coefficient. As a radiator 9 are alternatively the aforementioned heating polymers into consideration.
  • These heaters 9 are electrically contacted outside of the tank volume 6 and connected to a not shown ⁇ voltage source.
  • the working fluid tank 1 according to the second embodiment may also be composed of two injection-molded half shells.
  • the upper floor 3 and the lower floor 4 of the tank wall 2 are connected to each other via the stiffening element 8.
  • the stiffening element 8 is arranged by two ge ⁇ genüberod columnar depressions in
  • the arrangement of the radiator 9 in the pockets 10 allows a relatively simple electrical contact from the outside, for example, as shown, on the underside of Be ⁇ operating fluid tank.
  • it may be provided to provide a heating paste between the heating element 9 and the tank wall 2 in the pocket 10.
  • a connection cable 17 to a not illustrated ⁇ set voltage source is shown only hinted.
  • a fourth embodiment of the working fluid tank 1 according to the invention is shown in FIGS. 4a and 4b.
  • the heating cartridge 12 comprises a heating element 9 as a resistance heating element, which is encapsulated with a plastic jacket.
  • the resistance heating element 9 may be a ceramic PTC heater, a PTC polymer or other plastic-bonded Standsheizelement resistance as the radiators previously described, having a positive coefficient Temperaturkoeffi ⁇ .
  • the heating cartridge 12 comprises an integrally molded or molded collar 13 made of thermoplastic material, which is preferably arranged at one end of the heating element 12.
  • the thermoplastic material of the jacket of the heating cartridge 12 and of the collar 13 is expediently compatible with the thermoplastic material of the tank wall 2 in terms of weldability.
  • the heating cartridge 12 can be designed as a cylindrical or plate-shaped element. Accordingly, the opening 11 may be circular or slit-shaped.
  • the heating cartridge 12 is inserted into the opening 11 of the tank wall 2, wherein the collar 13 is externally welded to the tank wall 2 and the opening 11 seals.
  • the heating cartridge 12 is electrically contacted outside the tank volume 6 via the connecting cable 17.
  • the heating cartridge 12 may be sealed in the opening 11 by means of one or more sealing elements (O-rings). In this case, welding is not required.
  • the invention is to be understood as meaning that one or more heating cartridges 12 can be provided which respectively pass through the tank wall 2 at different locations and which protrude relatively far into the tank volume 6 so as to protrude possible to achieve even heat transfer into the medium.
  • the heat-conducting element 14 may, for example, be provided with a multiplicity of ribs 15 which are enclosed by the thermoplastic material of the tank wall 2 and which form plate-shaped or rib-shaped structures projecting into the tank volume 6 of the working fluid tank 1, but not in direct contact with it the in the tank volume 6 stocked medium are.
  • the metal heat conduction member 14 includes only a single rib 15.
  • the heat conduction member 14 may be formed with an enlarged surface area in the manner of a heat exchanger ⁇ body.
  • the thermally conductive element 14 may be formed for example of aluminum from ⁇ and have been integrated in the preparation of the operating liquid ⁇ keitstanks 1 by injection molding in the tank wall.
  • the working fluid tank 1 may for example also have been produced by extrusion blow molding or deep drawing.
  • the heat-conducting element 14 may have been inserted as an insert in the tool.
  • the heat-conducting element 14 is directly connected to a radiator 9.
  • the radiator 9 is glued to the outside and underside of the réelleleitele ⁇ ment 14, for example, and covered with an insulation 16.
  • the radiator 9 may be formed as a resistance heating element (PTC) of the aforementioned materials.
  • PTC resistance heating element

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Abstract

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

Description

Betriebsflüssigkeitstank
Die Erfindung betrifft einen Betriebsflüssigkeitstank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bevorratung eines wässrigen
Additivs, mit einer Tankwand aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tankwand einen Oberboden, einen Unterboden und Seitenwände umfasst, die Tankwand ein Tankvolumen begrenzt und wobei das Tankvolumen eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite aufweist, wobei der Betriebsflüssigkeitstank eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung aufweist.
Betriebsflüssigkeiten in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Scheibenwaschflüssigkeit , Additive zur Abgasentstickung und dergleichen können bei tiefen Umgebungstemperaturen einfrieren. Das ist insbesondere bei Additiven zur Abgasentstickung nicht wünschenswert, da ein System zur Abgasreinigung nicht zur Verfügung steht, solange kein Additiv gefördert wird. Moderne Diesel-PKW sind mit Systemen zur selektiven katalyti- schen Abgasentstickung (SCR Katalysatoren) ausgestattet. Dem bei einem solchen System im Abgasstrang des PKW angeordneten Katalysator wird dabei eine wässrige Harnstofflösung, die auch unter dem Handelsnamen „Ad Blue" bekannt ist, zugeführt. Die Harnstofflösung wird in einem Betriebsflüssigkeitstank im PKW bevorratet. Bei Umgebungstemperaturen von weniger als 11 °C unter Atmosphärendruck beginnt die Harnstofflösung einzufrie- ren. Um das zu verhindern, sind beheizte Betriebsflüssig¬ keitstanks bekannt. Auch ist es bekannt, die zur Dosierung der Harnstofflösung erforderlichen Leitungen und Injektoren zu beheizen .
Ein beheizbarer Betriebsflüssigkeitstank zur Bevorratung einer wässrigen Harnstofflösung ist beispielsweise in der DE 10 2014 223 517 AI beschrieben. Der in dieser Druckschrift beschriebene Kraftfahrzeug Betriebsflüssigkeitstank umfasst eine flä- chige Heizeinrichtung mit einer elektrischen
Widerstandsleistung, die sandwichartig zwischen zwei Kunststofffolien angeordnet ist. Solche innenliegenden flexiblen Heizungen müssen medienbeständig sein und sind anfällig gegen Belastungen durch Eisdruck oder gegen Krafteinwirkungen durch die innerhalb des Betriebsflüssigkeitstanks bedingt durch die Fahrdynamik hin und her schwappende Flüssigkeit.
Grundsätzlich ist ein Aufheizen des Tankvolumens von unten mit dem Nachteil behaftet, dass sich im unteren Teil des Tankvolu- mens eine Kavität innerhalb des sich in dem Tankvolumen befindenden Eisblocks bildet, und zwar im Bereich der zumeist untenliegenden Entnahmestelle des Behälters. Dadurch wird ein weiteres Auftauen des Eises zumeist verhindert, da sich der Wärmeübergang durch die Bildung der Kavität von dem Heizkörper oder dem Heizelement auf das Eis verschlechtert bzw. nicht mehr stattfindet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen beheizbaren Betriebsflüssigkeitstank der eingangs genannten Art be- reitzustellen, der die zuvor beschriebenen Nachteile
vermeidet .
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft einen Betriebsflüs¬ sigkeitstank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bevorra¬ tung eines wässrigen Additivs, beispielsweise einer
Harnstofflösung für die selektive katalytische Abgasentsti- ckung, mit einer Tankwand aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tankwand einen Oberboden, einen Unterboden und Seitenwände umfasst, die Tankwand ein Tankvolumen begrenzt, wobei das Tankvolumen eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite auf- weist, mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung, die einen oder mehrere Heizkörper umfasst, wobei der Heizkörper in eine äußere Vertiefung der Tankwand oder in eine äußere Einziehung oder eine Öffnung der Tankwand oder in eine innere, einstückig mit der Tankwand ausgebildete, sich in das Tankvolumen erstreckende Struktur eingesetzt ist, wobei sich der Heizkörper über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens erstreckt und außerhalb des Tankvolumens elektrisch kontaktiert ist. Der Betriebsflüssigkeitstank gemäß der Erfindung kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff auf der Ba¬ sis von einem HDPE oder von PP ausgebildet sein. Der
Betriebsflüssigkeitstank kann spritzgegossen oder blasgeformt oder tiefgezogen oder rotationsgesintert sein.
Zweckmäßigerweise umfasst der Betriebsflüssigkeitstank Mittel zur Entnahme und Förderung des Additivs, beispielsweise eine Pumpe. Zusätzlich kann der Betriebsflüssigkeitstank wenigstens einen Füllstandsgeber sowie einen Qualitätssensor aufweisen.
Unter dem Oberboden des Betriebsflüssigkeitstanks ist derje¬ nige Teil der Tankwand zu verstehen, der sich in Einbaulage des Betriebsflüssigkeitstanks oben befindet. Unter dem Unter¬ boden des Betriebsflüssigkeitstanks ist derjenige Teil der Tankwand zu verstehen, der sich in Einbaulage des Betriebs¬ flüssigkeitstanks im PKW unten befindet.
Als Höhe des Tankvolumens im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen Unterboden und Oberboden der Tankwand zu verstehen.
Der Betriebsflüssigkeitstank gemäß der Erfindung kann einteilig sowie auch mehrteilig ausgebildet sein. Die Pumpe, der Füllstandsgeber und gegebenenfalls der Qualitätssensor können Teil eines sogenannten Fördermoduls sein, das auswechselbar in den Betriebsflüssigkeitstank eingesetzt ist.
Der Heizkörper des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfin- dung kann so bezüglich des Tankvolumens angeordnet sein, dass dieser keinen unmittelbaren Kontakt zu einem innerhalb des Tankvolumens befindlichen Medium hat. Das innerhalb des Tank¬ volumens befindliche Medium kann ein wässeriges Additiv, ins¬ besondere eine wässrige Harnstofflösung, sein. Als wässriges Additiv kommt grundsätzlich auch reines Wasser zur Wasserinjektion an die Brennkraftmaschine eines PKW in Betracht.
Die Erfindung kann dahingehend zusammengefasst werden, dass erfindungsgemäß mindestens ein Heizkörper in dem Betriebsflüs- sigkeitstank so angeordnet ist, dass dieser sich über einen wesentlichen Teil der Höhe des Tankvolumens erstreckt, und zwar so, dass ein idealer Wärmeeintrag in alle Richtungen in das gegebenenfalls gefrorene Medium möglich ist. Dadurch wird verhindert, dass sich an der Unterseite eines unter Umständen innerhalb des Tankvolumens befindlichen Eisblocks eine Kavität bildet, die eine weitere Förderung des Mediums und einen wei¬ teren Wärmeeintrag in das Medium verhindert. Idealerweise er¬ streckt sich wenigstens ein Heizkörper über wenigstens 50 % der lichten Höhe des Tankvolumens. Im Rahmen der Erfindung sind Varianten vorgesehen, bei denen sich wenigstens ein Heizkörper über die volle Höhe des Tankvolumens erstreckt.
Der Heizkörper kann säulenförmig oder wandförmig ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Variante des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Heizkörper in eine Vertiefung, eine Einziehung oder eine Öffnung im Unterbo- den der Tankwand von außen eingesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein weiterer Heizkörper in eine Vertiefung oder eine Einziehung oder eine Öffnung im Oberboden der Tankwand oder in einer Seitenwand der Tankwand eingesetzt ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Tankwand wenigs¬ tens eine von außen zugängliche Tasche aufweist, die innerhalb des Tankvolumens wenigstens eine sich über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens erstreckende Wand bildet und dass die Tasche wenigstens einen von außen eingesetzten Heizkörper aufnimmt. Die Wand kann innerhalb des Tankvolumens eine Struktur bilden, die eine Funktion aufweist, beispielsweise als Schwallbehälter oder Schwallwand oder Schwappwand. Die Tasche der Tankwand bildet gleichzeitig eine Ummantelung des von außen eingesetzten Heizkörpers. Zwischen der Tankwand und dem Heizkörper kann beispielsweise zusätzlich ein wärmeleitender Stoff wie beispielsweise eine Wärmeleitpaste vorge¬ sehen sein, der den Wärmeübergang von dem Heizkörper auf die Tankwand in dem betreffenden Bereich verbessert. Der Wärmeleitende Stoff kann auch dazu vorgesehen sein, eine unterschied¬ liche Wärmeausdehnung zwischen dem Heizkörper und der diesen umgebenden Tankwand auszugleichen. Der Heizkörper kann quasi schwimmend in der Tasche gelagert sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Heizkörper in ein sich zwischen dem Unterboden und dem Oberboden innerhalb des Tankvolumens erstreckendes Versteifungselement von außen eingesetzt ist. Ein oder mehrere Versteifungselemente können beispielsweise dadurch gebildet sein, dass der Oberbo¬ den und der Unterboden des Betriebsflüssigkeitstanks domförmig eingezogen sind und im Bereich dieser Einziehung miteinander verschweißt sind (Wand zu Wand Verschweißung) . In die dadurch von außen entstehenden Vertiefungen können jeweils Heizkörper eingesetzt sein, die dann verhältnismäßig einfach von außen elektrisch kontaktiert werden können.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Heiz- körper als kunststoffummantelte Heizpatrone ausgebildet ist, die in den Unterboden der Tankwand in eine hierfür vorgesehene Öffnung eingesetzt ist. Die Heizpatrone kann beispielsweise eine einstückig angeformte Kunststoffronde oder einen einstü¬ ckig angeformten Kunststoffkragen aufweisen, die oder der in der betreffenden Öffnung in der Tankwand verschweißt ist und diese dadurch verschließt bzw. abdichtet.
Bevorzugt ist der Heizkörper als Widerstandsheizelement ausge¬ bildet .
Alternativ kann der Heizkörper als metallenes Wärmeleitelement ausgebildet sein, das mit wenigstens einem Widerstandsheizele¬ ment thermisch leitend in Kontakt ist. Diese Anordnung hat den Vorzug, dass das Wärmeleitelement selbst kein guter elektri- scher Leiter sein muss. Auf diese Art und Weise kann eine ver¬ hältnismäßig kostengünstige Vergrößerung der für einen
Wärmetausch bzw. eine Wärmeabgabe zur Verfügung stehenden Fläche bewerkstelligt werden. Vorzugsweise ist das metallene Wärmeleitelement mit thermo¬ plastischem Kunststoff ummantelt und/oder umspritzt.
Beispielsweise kann das metallene Wärmeleitelement von dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand umschlossen sein.
Wenn der Betriebsflüssigkeitstank gemäß der Erfindung aus spritzgegossenen Halbschalen zusammengesetzt ist, können ein oder mehrere metallene Wärmeleitelemente von der Tankwand des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung umschlossen oder umgriffen sein.
Bei einer bevorzugten Variante des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung ist das Widerstandsheizelement ausgewählt aus einer Gruppe von Heizelementen umfassend polymergebundene Widerstandsheizelemente, PTC Polymere (PPTC) , pastenförmige oder gelartige PTC Polymere, keramische PTC, Kunststoff gekap¬ selte oder Kunststoff umspritzte oder ummantelte keramische PTC. Unter einem PTC im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Kaltleiter mit einem positiven Temperaturkoeffizienten zu verstehen .
Als Heizkörper oder Heizelement kommt auch ein sogenanntes Heizpolymer mit einem positiven Temperaturkoeffizienten in Be- tracht. Unter einem Heizpolymer ist ein Polymer mit elektrisch leitenden Additiven oder Füllkörpern, wie beispielsweise Ruß, zu verstehen. Das Polymer des Heizkörpers ist insbesondere mithilfe von Elektroden erwärmbar, wobei die Elektroden zum Einleiten einer Heizleistung mit einer Spannungsquelle verbun- den sind.
Bei dem Polymer kann es sich um ein bei Raumtemperatur festes oder pastöses Material handeln. Das Polymer kann ein thermo¬ plastisches Material sein. Das Polymer kann ein Polyethylen (PE) sein. Auch wenn im Kontext der vorliegenden Patentanmeldung der Begriff „Heizkörper" verwendet wird, schließt das nicht aus, dass der Heizkörper eine gelartige oder pastöse Konsistenz aufweist .
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen: Figur 1 :
ein erstes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung, der beheizte Strukturen innerhalb des Tankvolumens aufweist,
Figur 2 :
ein zweites Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit sich durchgängig zwischen Oberboden und Unterboden erstreckenden beheizten Strukturen,
Figur 3 :
ein drittes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit in die Tankwand integrierten Taschen, in die Heizkörper von außen eingesetzt sind,
Figuren 4a und 4b:
ein viertes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit einer die Tankwand durchsetzenden und sich in das Tankvolumen erstreckenden Heizpatrone,
Figur 5 :
ein fünftes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung, und Figur 6:
ein sechstes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks gemäß der Erfindung mit einem umspritzten Wärmeleitelement.
Der Betriebsflüssigkeitstank 1 gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen stark vereinfacht dargestellt. Der Betriebsflüs¬ sigkeitstank 1 umfasst wenigstens eine Einfüllöffnung und we- nigstens eine Entnahmeöffnung sowie ein sogenanntes
Fördermodul, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Das Fördermodul kann beispielsweise eine Pumpe, einen Füll¬ standsgeber, einen Qualitätssensor etc. umfassen. Das Fördermodul ist beispielsweise an eine Dosiereinrichtung
angeschlossen, die einen Vorlauf an eine Injektionsdüse im Ab¬ gasstrang eines PKW und einen Rücklauf in den Betriebsflüssig¬ keitstank 1 umfassen kann. Wenn der Betriebsflüssigkeitstank als Wasserbehälter für die Wassereinspritzung an die Brennkraftmaschine eines PKW vorgesehen ist, ist eine in oder an dem Betriebsflüssigkeitstank 1 vorgesehene Entnahmeleitung an den Vorlauf einer oder mehrerer Wasserinjektionsdüsen angeschlossen .
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 kann der Betriebsflüssigkeitstank 1 beispielsweise aus zwei spritzgegossenen Halbschalen aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise aus HDPE, zusammengesetzt sein. Der
Betriebsflüssigkeitstank 1 umfasst eine Tankwand 2, die einen Oberboden 3 und einen Unterboden 4 sowie Seitenwände 5 auf- weist. Die Tankwand 2 umschließt ein Tankvolumen 6.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind innerhalb des Tankvolumens 6 beheizte Strukturen vorgesehen, die einstückig mit der Tankwand 2 ausgebildet sind und sich in das Tankvolu- men 6 erstrecken. Diese beheizten Strukturen können beispielsweise als Schwallwände 7 oder Versteifungselemente 8 ausgebil¬ det sein. Die Schwallwände 7 erstrecken sich innerhalb des Tankvolumens 6 über eine Höhe, die größer ist als etwa ein Drittel der Höhe des Tankvolumens bzw. des Abstandes zwischen dem Oberboden 3 und dem Unterboden 4. Die beheizten Strukturen umschließen jeweils einen Heizkörper 9, der nicht unmittelbar mit dem innerhalb des Tankvolumens 6 bevorrateten Medium in Kontakt ist. Die Heizkörper 9 können beispielsweise keramische Heizkörper mit einem positiven Temperaturkoeffizienten sein. Als Heizkörper 9 kommen alternativ die zuvor erwähnten Heizpolymere in Betracht. Diese Heizkörper 9 sind außerhalb des Tankvolumens 6 elektrisch kontaktiert und mit einer nicht dar¬ gestellten Spannungsquelle verbunden.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Betriebs¬ flüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung.
Bei allen Ausführungsbeispielen sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Betriebsflüssigkeitstank 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann ebenso aus zwei spritzgegossenen Halbschalen zusammengesetzt sein. Der Oberboden 3 und der Unterboden 4 der Tankwand 2 sind über das Versteifungselement 8 miteinander verbunden. Das Versteifungselement 8 ist durch zwei sich ge¬ genüberliegend angeordnete säulenförmige Vertiefungen im
Oberboden 3 und dem Unterboden 4 der Tankwand gebildet, die stirnseitig miteinander verschweißt sind. In der Zeichnung ist nur ein Versteifungselement 8 dargestellt, die Erfindung ist jedoch so zu verstehen, dass der Betriebsflüssigkeitstank 1 eine Vielzahl solcher Versteifungselemente 8 aufweisen kann. In jede der säulenförmigen Vertiefungen ist ein Heizkörper 8 eingesetzt, sodass zwischen dem Oberboden 3 und dem Unterboden 4 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 eine durchgängig beheizte Säule bzw. Stütze gebildet wird. Auf diese Art und Weise wird ein gleichmäßiger Wärmeeintrag in das Tankvolumen 6 über die gesamte Höhe des Versteifungselements 8 bzw. über die gesamte Höhe des Tankvolumens 6 in das Medium erreicht.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt. In der Tankwand 2 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 sind ein oder mehrere Taschen 10 vorgesehen, wobei jede Tasche 10 einen Heizkörper 9 aufnimmt. In Figur 3 ist nur eine Tasche 10 im Unterboden 4 der Tankwand 2 vorgesehen, grundsätzlich können allerdings mehrere Taschen in der Tankwand 1 an verschiedenen Stellen der Tankwand 1, d.h. sowohl im Unterboden 4 als auch im Oberboden 3 und in den Seitenwänden 5 vorgesehen sein. Die Taschen 10 sind so ausgebildet, dass sie in das Tankvolumen 6 hervorste¬ hen und möglichst weit in die Flüssigkeit bzw. in das Medium eintauchen. In die Taschen 10 können schwertförmig geformte Heizkörper 9 in Form von keramischen Heizelementen oder in Form von polymergebundenen Heizelementen eingesetzt sein. Wie vorstehend bereits erwähnt, sind die Heizelemente vorzugsweise als Widerstandsheizelemente mit einem positiven Temperaturko¬ effizienten ausgebildet.
Die Anordnung der Heizkörper 9 in den Taschen 10 erlaubt eine verhältnismäßig einfach elektrische Kontaktierung von außen, beispielsweise wie dargestellt, an der Unterseite des Be¬ triebsflüssigkeitstanks. Um den Wärmeübergang von dem Heizkörper 9 auf das in dem Tankvolumen 6 befindliche Medium über die Tankwand 2 zu verbessern, kann vorgesehen sein, zwischen dem Heizkörper 9 und der Tankwand 2 in der Tasche 10 eine Heizpaste vorzusehen. Ein Anschlusskabel 17 zu einer nicht darge¬ stellten Spannungsquelle ist nur andeutungsweise gezeigt. Ein viertes Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in den Figuren 4a und 4b dargestellt. In der Tankwand 2 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 ist wenigstens eine Öffnung 11 vorgesehen, in die eine Heizpatrone 12 eingesetzt ist. Die Heizpatrone 12 umfasst einen Heizkörper 9 als Widerstandsheizelement, der mit einem Kunststoffmantel umspritzt ist. Das Widerstandsheizelement kann wie die zuvor beschriebenen Heizkörper 9 ein keramisches PTC Heizelement, ein PTC Polymer oder ein anderes kunststoffgebundenes Wider- Standsheizelement sein, das einen positiven Temperaturkoeffi¬ zienten aufweist.
Die Heizpatrone 12 umfasst einen einstückig angespritzten oder angeformten Kragen 13 aus thermoplastischem Kunststoff, der vorzugsweise an einem Ende der Heizpatrone 12 angeordnet ist. Der thermoplastische Kunststoff des Mantels der Heizpatrone 12 sowie des Kragens 13 ist zweckmäßigerweise im Sinne einer Ver- schweißbarkeit kompatibel mit dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand 2. Die Heizpatrone 12 kann als zylindrisches oder auch plattenförmiges Element ausgebildet sein. Dementsprechend kann die Öffnung 11 kreisrund oder schlitzförmig ausgebildet sein. Die Heizpatrone 12 ist in die Öffnung 11 der Tankwand 2 eingesetzt, wobei der Kragen 13 außenseitig mit der Tankwand 2 verschweißt wird und die Öffnung 11 abdichtet. Die Heizpatrone 12 ist außerhalb des Tankvolumens 6 über das Anschlusskabel 17 elektrisch kontaktiert.
Alternativ kann die Heizpatrone 12 in der Öffnung 11 mittels eines oder mehrerer Dichtelemente (O-Ringe) abgedichtet sein. In diesem Fall ist eine Verschweißung nicht erforderlich.
Die Erfindung ist so zu verstehen, dass eine oder mehrere Heizpatronen 12 vorgesehen sein können, die jeweils an verschiedenen Stellen die Tankwand 2 durchsetzen und die verhält- nismäßig weit in das Tankvolumen 6 hervorstehen, um so einen möglich gleichmäßigen Wärmeübergang in das Medium zu erreichen .
Eine weitere Variante des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in Figur 5 dargestellt. Der Heizkörper 9, der sich im Wesentlichen innerhalb des Tankvolumens 6 er¬ streckt ist einstückig mit der Tankwand 2 ausgebildet und von außen elektrisch kontaktiert. Der Heizkörper 9 kann beispielsweise als zylindrischer oder plattenförmiger Körper ausgebil- det sein, der mit einer dünnen HDPE Schicht von etwa 1 bis
2 mm Stärke umspritzt wurde. Das so fertig gestellte Heizele¬ ment kann beispielsweise während des Spritzgießens einer
Schale der Tankwand 2 in das Werkzeug eingelegt worden sein, sodass die Tankwand 2 einstückig mit dem Heizkörper verbunden ist. Wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen ist nur ein
Heizkörper 9 beispielsweise dargestellt, der mit dem Unterbo¬ den 4 der Tankwand 2 verbunden ist. Die Erfindung ist so zu verstehen, dass mehrere Heizkörper 9 an verschiedenen Stellen der Tankwand vorgesehen sein können. Was die Beschaffenheit des Heizkörpers 9 anbelangt, so ist der Heizkörper vorzugs¬ weise ein Widerstandsheizelement mit einem positiven Tempera¬ turkoeffizienten, wie es im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Betriebsflüssigkeitstanks 1 gemäß der Erfindung ist in Figur 6 dargestellt. Figur 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Tankwand 2 im Bereich des Unterbodens 4. In die Tankwand 2 ist ein metallenes Wärme¬ leitelement 14 eingesetzt, das formschlüssig von der Tankwand 2 umgriffen wird. Das Wärmeleitelement 14 kann beispielsweise mit einer Vielzahl von Rippen 15 versehen sein, die von dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand 2 umschlossen sind und die plattenförmige oder rippenförmige Strukturen bilden, die in das Tankvolumen 6 des Betriebsflüssigkeitstanks 1 her- vorstehen, jedoch nicht im unmittelbaren Kontakt mit dem in dem Tankvolumen 6 bevorrateten Medium sind. In der Zeichnung umfasst das metallene Wärmeleitelement 14 nur eine einzige Rippe 15. Das Wärmeleitelement 14 kann nach Art eines Wärme¬ tauscherkörpers mit vergrößerter Oberfläche ausgebildet sein. Das Wärmeleitelement 14 kann beispielsweise aus Aluminium aus¬ gebildet sein und bei der Herstellung des Betriebsflüssig¬ keitstanks 1 durch Spritzgießen in die Tankwand integriert worden sein.
Der Betriebsflüssigkeitstank 1 kann beispielsweise auch durch Extrusionsblasformen oder Tiefziehen hergestellt worden sein. In diesem Fall kann das Wärmeleitelement 14 als Einlegeteil in das Werkzeug eingelegt worden sein. Das Wärmeleitelement 14 ist mit einem Heizkörper 9 unmittelbar verbunden. Der Heizkörper 9 ist auf die Außenseite und Unterseite des Wärmeleitele¬ ments 14 beispielsweise aufgeklebt und mit einer Isolation 16 abgedeckt. Der Heizkörper 9 kann als Widerstandsheizelement (PTC) aus den zuvor erwähnten Materialien ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste
Betriebsflüssigkeitstank
Tankwand
Oberboden
Unterboden
Seitenwände
Tankvolumen
Schwallwände
Versteifungselement
Heizkörper
Tasche
Öffnung in der Tankwand 2
Heizpatrone
Kragen
Wärmeleitelement
Rippe
Isolation
Anschlusskabel

Claims

Patentansprüche
1. Betriebsflüssigkeitstank (1) für ein Kraftfahrzeug, insbe- sondere zur Bevorratung eines wässrigen Additivs, mit einer
Tankwand (2) aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Tank¬ wand (2) einen Oberboden (3), einen Unterboden (4) und Seitenwände (5) umfasst, die Tankwand (2) ein Tankvolumen (6) begrenzt, wobei das Tankvolumen (6) eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite aufweist, mit wenigstens einer elektrisch betrie¬ benen Heizeinrichtung, die einen oder mehrere Heizkörper (9) umfasst, wobei der Heizkörper (9) in eine äußere Vertiefung der Tankwand (2) oder in eine äußere Einziehung oder eine Öff¬ nung der Tankwand oder in eine innere einstückig mit der Tank- wand (2) ausgebildete, sich in das Tankvolumen (6)
erstreckende Struktur eingesetzt ist, wobei sich der Heizkör¬ per (9) über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens (6) erstreckt und außerhalb des Tankvolumens (6) elektrisch kontaktiert ist.
2. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) so bezüglich des Tankvo¬ lumens (6) angeordnet ist, dass dieser keinen unmittelbaren Kontakt zu einem innerhalb des Tankvolumens (6) befindlichen Medium hat .
3. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) in eine Ver¬ tiefung, eine Einziehung oder eine Öffnung im Unterboden (4) der Tankwand (2) von außen eingesetzt ist.
4. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankwand (2) wenigstens eine von außen zugängliche Tasche (10) aufweist, die innerhalb des Tankvolumens (6) wenigstens eine sich über wenigstens ein Drittel der Höhe des Tankvolumens (6) erstreckende Wand bildet und dass die Tasche (10) wenigstens einen von außen eingesetz¬ ten Heizkörper (9) aufnimmt.
5. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) in ein sich zwischen dem Unterboden (4) und dem Oberboden (3) innerhalb des Tankvolu¬ mens (6) erstreckendes Versteifungselement (8) von außen ein¬ gesetzt ist.
6. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) als kunststoffummantelte Heizpatrone (12) ausgebildet ist, die den Unterboden (4) der Tankwand (2) durchsetzt und die sich in das Tankvolumen (6) erstreckt sowie mit der Tankwand (2) verschweißt ist.
7. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) als Wider¬ standsheizelement ausgebildet ist.
8. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (9) als metallenes Wärme¬ leitelement (14) ausgebildet ist, das mit wenigstens einem Wi¬ derstandsheizelement thermisch leitend in Kontakt ist.
9. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das metallene Wärmeleitelement (14) mit thermoplastischem Kunststoff ummantelt und/oder umspritzt ist.
10. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das metallene Wärme¬ leitelement (14) von dem thermoplastischen Kunststoff der Tankwand (2) umschlossen ist.
11. Betriebsflüssigkeitstank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsheizele¬ ment ausgewählt ist aus einer Gruppe von Heizelementen umfas¬ send polymergebundene Widerstandsheizelemente, PTC Polymere (PPTC) , pastenförmige oder gelartige PTC Polymere, keramische PTC, Kunststoff gekapselte oder Kunststoff umspritzte oder um¬ mantelte keramische PTC.
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