SE1350234A1 - Behållare med expansionselement - Google Patents

Abstract

En behållare (2) för ett medium har en vägg som innefattar ett expansionselement (8) anpassat att hantera en volymexpansion av mediumet (4) vid temperaturväxlingar. Expansionselement (8) har väsentligen en utsträckning som överensstämmer med utsträckningen av väggen (6). Expansionselementet (8) är fjädrande och är anpassat att befinna sig i ett av två tillstånd: Ett första tillstånd som är normaltillståndet för expansionselementet (8) och där expansionselementet (8) uppvisar en konvex form (10) vänd mot insidan av behållaren (2), och är det tillstånd som elementet befinner sig i så länge som mediet (4) i behållaren (8) har ett tryck P som understiger ett förutbestämt tröskelvärde PT, och ett andra tillstånd där expansionselementet (8) uppvisar en konkav form (12) vänd mot insidan av behållaren (2),. då mediet i behållaren har ett tryck P som överstiger tröskelvärdet PT. Den volymökning som expansionsblecket medför förhindrar att behållaren skadas på grund av till exempel frysning av ett vätskeformigt medium.(Figur 2)

Description

15 20 25 30 2 US-2004/0129325 avser en kompenseringsanordning för att kompensera för volymexpansion av ett medium, speciellt för en urea-vatten-blandning i samband med nedfrysning. En fjäderbelastad kolv som omsluts av en bälg är anordnad så att den kan förskjutas vid volymändringar i behållaren.

Bland de kända anordningar som kortfattat har beskrivits ovan finns det finns olika sätt att hantera volymexpansionen, men dessa har ofta en komplicerad utformning, vilket bland annat för med sig extra kostnader. Om till exempel gummi används i anordningen kan det finnas begränsningar i temperatur, kemisk motståndskraft och åldring som gör att funktionaliteten inte blir den önskade.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad anordning som är strukturellt enkel och som har en bättre motståndskraft mot kemisk påverkan och åldring och som fungerar inom ett brett temperaturintervall.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet. Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven. Uppfinningen medger att behållaren vid risk för att utsättas för alltför högt tryck fär en något större volym och som sänker trycket och reducerar risken att behållaren skadas. Därigenom reduceras också risken för att inrymt medium läcker ut och orsakar skada eller olägenhet för omgivningen.

Expansionselementet består enligt en utföringsform av en metallplåt (ett bleck) med en dubbelkrökt form. Den är placerad så att en konvex yta är vänd in mot det media frän vilken expansionen ska hanteras. Formen pä ytan är utformad så att den står emot normalt arbetstryck för behållaren, där elementet är anordnat i en vägg, utan att bucklas utåt (anta konkav form). När vätskan expanderar, t.ex. på grund av frysning, överskrids det tryck den dubbelkrökta formen kan stå emot och blecket går från konvex till konkav form. Volymskillnaden mellan den konvexa och 10 15 20 25 30 3 konkava formen ger vätskan möjlighet att expandera utan att skada behållaren eller omgivande struktur.

När trycket sjunker återtar expansionselementet sin ursprungliga konvexa form och kan återigen hålla emot normalt arbetstryck.

Flera expansionselement kan användas i en och samma behållare för att säkerställa att expansionsvolymen är tillräcklig och/eller att placeringen av expansionsvolymen så kräver.

Expansionselementet är en robust och billig enhet som är enkel att montera.

Genom att den är tillverkad i ett stycke av samma material, exempelvis i metall, ger detta fördelar mot de kända anordningar vilket kräver t.ex. gummi för att vara täta med hänsyn till temperaturtålighet (tål både hög och låg temperatur), kemisk tålighet mot omgivande medier samt åldring.

Den är dessutom utrymmeseffektiv eftersom den sammanfaller med behållarens vägg. Ytterligare uppfinningen utmärkande fördelar och särdrag framgår av efterföljande beskrivning av en uppfinningen exemplifierande fördelaktig utföringsform.

Kort ritningsbeskrivning Fig. 1 är en schematisk tvärsnittsvy av en behållare försedd med ett expansionselement.

Fig. 2 är en schematisk tvärsnittsvy av behållaren i ett första tillstånd.

Fig. 3 är en schematisk tvärsnittsvy av behållaren i ett andra tillstånd.

Fig. 4-6 visar schematiska vyer framifrån av olika utföringsformer av behållaren Fig. 7 visar en schematisk vy framifrån av ytterligare en utföringsform av behållaren 10 15 20 25 30 4 Detalierad beskrivning av föredragna utförinqsformer av uppfinningen I figurerna har samma eller liknande detaljer genomgående erhållit samma hänvisningsbeteckningar.

Med hänvisning först till figurerna 1-3 kommer en första utföringsform av uppfinningen nu att beskrivas. En behållare 2 är anpassad att innehålla ett vätskeformigt eller gasformigt medium 4 och innefattande en vägg 6 som definierar ett utrymme för mediet. l figurerna visas en schematisk illustration av behållaren där den har ett rektangulärt format tvärsnitt. Behållaren kan ha vilken form som helst, exempelvis rundade former, mera komplicerade strukturer och kombinationer av olika former.

Behållaren 2 innefattar minst ett expansionselement 8 anordnat i väggen 6, och som är anpassat att hantera volymexpansion av nämnda medium 4. Väggen 6 är företrädesvis tillverkad av ett relativt formstabilt material, exempelvis metall eller plast.

Expansionselement 8 har en väsentligen plan utformning med en utsträckning som väsentligen överensstämmer med utsträckningen av väggen 6.

Expansionselementet 8 är fjädrande och är anpassat att befinna sig i ett av två tillstånd (ändlägen): Ett första tillstånd som är normaltillståndet för expansionselementet 8 och där expansionselementet 8 uppvisar en konvex tredimensionell form 10 (se figurerna 1 och 2) vänd mot insidan av behållaren 2. Det första tillståndet är det tillstånd som elementet befinner sig i sålänge som mediet 4 i behållaren 8 har ett tryck P som understiger ett förutbestämt tröskelvärde PT. Och även naturligtvis då inget medium finns i behållaren.

Ett andra tillstånd där expansionselementet 8 uppvisar en konkav tredimensionell form 12 (se figur 3) vänd mot insidan av behållaren 2. Då mediet i behållaren 10 15 20 25 30 5 uppnår ett tryck P som är lika med eller överstiger tröskelvärdet PT kommer expansionselementet 8 att snäppliknande övergå direkt från det första tillståndet till det andra tillståndet och befinna sig i det andra tillståndet så länge som trycket överstiger tröskelvärdet PT. Då trycket understiger tröskelvärdet PT kommer expansionselementet 8 att snäppliknande direkt återgå till det första tillståndet.

I figurerna har också indikerats en öppning 7 som förbinder det av behållaren definierade utrymmet med omgivningen där öppningen 7 t.ex. är kopplad till ett rör eller en slang, för till- och bortförsel av medium i behållaren.

Tröskelvärdet PT är lämpligen valt så att det motsvarar en temperatur hos mediet när det övergår från flytande till fast tillstànd.

I figur 1 visas behållaren 2 när det inte finns något medium i den och expansionselementet 8 är i det första tillståndet.

I figur 2 visas behållaren 2 när den är fylld av ett medium, exempelvis en vätska som kan komma in och ut från behållaren via öppningen 7, vilket indikerats med en dubbelriktad pil. I denna figur föreligger normal användning av behållaren 8 och tröskelvärdet PT är valt så att vid det tryck som mediet uppvisar vid normal användning av mediet kommer expansionselementet 8 att vara i det första tillståndet.

Enligt en utföringsform ligger tröskelvärdet PT I intervallet 5-10 bar.

I figur 3 föreligger ett tryck P för mediet i behållaren som överstiger PT. Det kan ha orsakats av att behållaren utsatts för kyla och om mediet då utgjort av vätskan kan denna i öppningen 7 frusit vilket markerats med ett X, och vilket medfört att mediet i behållaren är förhindrad att expandera genom bortförsel av medium från behållaren. Vid mediets expansion på grund av temperaturändring kommer trycket i behållaren öka och när trycket uppnår och överstiger tröskelvärdet PT kommer expansionselementet 8 att snäppliknande direkt övergå till det andra tillståndet. 10 15 20 25 30 6 Som framgår av figurerna 2 och 3 kommer ytterligare volym då att bli tillgängligt för mediet att expandera i då expansionselementet 8 övergått till det andra tillståndet. Därigenom minskar risken att behållaren skadas då mediet expanderar.

En annan effekt är att man kan erhålla en tydlig indikering att trycket i behållaren överstiger tröskelvärdet genom att expansionselementet 8 buktar utåt. Genom att dessutom måla eller på annat sätt anordna lämplig indikering på utsidan av expansionselementet i en avvikande färg i förhållande till behållarens färg kan denna lätt identifieras.

Enligt en utföringsform är expansionselementet 8 är tillverkat av metall, t.ex. stål, och utgörs företrädesvis av ett plant skivformat metallbleck. Som framgår av figurerna har expansionselementet en form som är utrymmeseffektiv och strukturellt enkel vilket gör att väldigt lite utrymme utanför behållaren behöver tas i anspråk. Även andra material kan komma ifråga så länge som de uppfyller kravet på att kunna befinna sig i två tillstånd som beskrivits ovan. Exempel på material är olika plåster, kolfiber, mm.

Expansionselementet 8 är infäst i ett hål i väggen av behållaren på ett sådant sätt att behållaren är helt tät. lnfästningen sker exempelvis med en lasersvetsfog, en lödfog, en limfog, eller ett klämförband.

I figurerna 4-6 visas olika utformningar av expansionselementet 8 anordnade vid behållaren 2. Som framgår av figurerna kan expansionselementet 8 ha en cirkulär form (se figur 4) eller elliptisk form (se figur 5) i planet för behållarens vägg där elementet är anordnat. Formen kan även vara rektangulär med avrundade hörn (se figur 6). Det som påverkar valet av form är att materialet i expansionselementet ska kunna hantera de krafter i exempelvis hörn som uppstår då expansionselementet går från det ena tillståndet till det andra tillståndet. 10 15 20 25 30 7 Enligt en utföringsform innefattar behållaren flera expansionselement 8. Ett exempel som illustrerar denna utföringsform visas i figur 7 där fyra element anordnats. Anledningen till att anordna flera element är att kunna hantera en större volymexpansion. l det fall behållaren har en rotationssymmetrisk form, exempelvis cylinderformad, kan expansionselement anordnas såväl på dess mantelyta som på dess ändytor.

I vissa tillämpningar kan behållaren normalt enbart delvis vara fylld med flytande medium. l dessa fall bör expansionselementen i första hand vara anordnade i den del av behållaren som är fylld med medium.

Behållaren kan vara utformad för att innehålla volymer som överstiger flera liter, men den kan också vara anpassad att innehålla en volym i storleksordningen mindre än 10 ml, företrädesvis en eller ett par ml. Beroende på vilka volymförändringar som det är aktuellt att hantera kan olika storlekar av expansionselementet användas.

Enligt en utföringsform är behållaren 2 utformad för att ingå som del i ett avgasreningssystem för en förbränningsmotor. Behållaren utgör därvid en del av en doseringsutrustning för urea (t.ex. AdBlue®) som används vid förbränningsmotorer i fordon för att reducera mängden kväveoxider i avgasflödet. l ett sådant fall säkerställer expansionselementet att behållaren inte riskerar att skadas om innehållet skulle övergå från flytande till fast form i samband med temperatursänkning under fryspunkten. l en annan utföringsform utgör behållaren ett expansionskärl i ett vätskebaserat kylsystem för en förbränningsmotor, där på motsvarande sätt det föreligger en risk att behållaren riskerar att skadas om kylvåtskan fryser till fast form. l ytterligare en utföringsform utgör behållaren en behållare för spolvätska för rengöring av vindruta och strålkastare vid ett fordon, där tillräcklig tillsats av 10 15 8 fryshindrande tillsats inte tillförts spolvätskan, och som på analogt sätt riskerar att frysa till is vid låga temperaturer.

Expansionselementet har ovan beskrivit som ett bleck som direkt intager sina två lägen genom en snäppliknande övergång. Givetvis kan denna övergång i andra utföringsformer ske successivt och mer långsamt.

Beskrivningen har till stor del gjorts med hänvisning till att behållaren inrymt en vätska som i samband med frysning/upptining orsakat en volymökning och därmed sammanhängande tryckökning. Givetvis kan behållaren inrymma annat medium, såsom en gas, som av någon anledning utsätts för en tryckökning utan att det föreligger någon fasomvandling. Även i ett sådant fall säkerställer expansionselementet att trycket kan reduceras utan behållaren skadas av det höga trycket och att mediet inte riskerar att läcka ut till omgivningen.

Claims (10)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Behållare (2) anpassad att innehålla ett medium (4) och innefattande en vägg (6) som definierar ett utrymme för mediet, behållaren (2) innefattar minst ett expansionselement (8) anordnat i väggen (6), varvid expansionselementet (8) är anpassat att hantera volymexpansion av nämnda medium (4), k ä n n e t e c k n a d a v att expansionselementet (8) har en väsentligen plan utformning med en utsträckning som väsentligen överensstämmer med utsträckningen av väggen (6), och att expansionselementet (8) är fjädrande och är anpassat att befinna sig i ett av två tillstånd, - ett första tillstånd som är normaltillståndet för expansionselementet (8) och där expansionselementet (8) uppvisar en konvex tredimensionell form (10) vänd mot insidan av behållaren (2), och är det tillstånd som expansionselementet befinner sig i så länge som mediet (4) i behållaren (8) har ett tryck P som understiger ett förutbestämt tröskelvärde PT, - ett andra tillstånd där expansionselementet (8) uppvisar en konkav tredimensionell form (12) vänd mot insidan av behållaren (2), varvid då mediet i behållaren har ett tryck P som uppgår till och överstiger tröskelvärdet PT kommer expansionselementet (8) att övergå från det första tillståndet till det andra tillståndet och befinna sig i det andra tillståndet så länge som trycket uppgår till och överstiger tröskelvärdet PT, och då trycket understiger tröskelvärdet PT kommer expansionselementet (8) att återgå till det första tillståndet.

2. Behållaren (2) enligt krav 1, varvid tröskelvärdet PT är valt så att vid det tryck P som mediet uppvisar vid normal användning av mediet i behållaren (2) så kommer expansionselementet (8) att vara i det första tillståndet.

3. Behållaren (2) enligt krav 1 eller 2, varvid tröskelvärdet PT ligger i intervallet 5-10 bar. 10 15 20 25 lO

4. Behållaren (2) enligt något av kraven 1-4, varvid expansionselementet (8) är tillverkat av metall och utgörs företrädesvis av ett plant skivformat metallbleck.

5. Behållaren (2) enligt något av kraven 1-4, varvid expansionselementet (8) uppvisar en cirkulär eller elliptisk form.

6. Behållaren (2) enligt något av kraven 1-5, varvid expansionselementet (8) är infäst i ett hål i väggen av behållaren på ett sådant sätt att behållaren är helt tät.

7. Behållaren (2) enligt krav 6, varvid expansionselementet (8) är infäst med en lasersvetsiog, en lödfog, en limfog, eller ett klämförband.

8. Behållaren (2) enligt något av kraven 1-7, varvid behållaren innefattar flera expansionselement (8).

9. Behållaren (2) enligt något av kraven 1-8, varvid behållaren (2) är anpassad att innehålla en volym i storleksordningen mindre än 10 ml.

10. Behållaren (2) enligt något av kraven 1-9, varvid behållaren (2) är utformad att utgöra en del av en doseringsutrustning för urea (t.ex. AdBlue®) som används för att reducera mängden kväveoxider i ett avgasreningssystem för en förbränningsmotor.