WO2015188995A1 - Versorgungsmodul für ein abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

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WO2015188995A1
WO2015188995A1 PCT/EP2015/060251 EP2015060251W WO2015188995A1 WO 2015188995 A1 WO2015188995 A1 WO 2015188995A1 EP 2015060251 W EP2015060251 W EP 2015060251W WO 2015188995 A1 WO2015188995 A1 WO 2015188995A1
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heating element
pot
pot wall
shaped heating
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PCT/EP2015/060251
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Martin Kiontke
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a supply module for a
  • the in-tank filter is used to filter a liquid and has a first filter side and a second filter side. Between these a receiving space is arranged, further is filtered via a connection of liquid from the
  • DE 10 2013 222 288 AI relates to a supply module for promoting a
  • Exhaust gas aftertreatment system comprises a carrier part, on which a delivery unit and a filter are accommodated.
  • the filter provides a holder for this in the
  • the filter body of the filter comprises a first and a second housing half.
  • the heater is formed by a number of Schwarzdrahttwindungen.
  • the filter is positioned on a top surface of a cup-shaped carrier part.
  • the filter of the supply module has the task to filter the original dirt as well as the additionally introduced during Nachankvor réelle dirt to protect sensitive components, such as the delivery unit as well as the dosing / metering the operating / excipient in the exhaust system dosing.
  • the operating / auxiliary substance is in particular a freezable reducing agent, for example urea or a urea-water solution, which freezes at outside temperatures below -11 ° C.
  • a supply module for conveying an operating / auxiliary substance of an exhaust aftertreatment system which has a carrier body, on which a delivery unit and a filter are accommodated.
  • a carrier body On the carrier body is a cup-shaped configured heating element, which forms a reservoir for receiving a stock of operating / auxiliary material.
  • a combination of a resistance heating element together with a pot structure almost completely enclosing the supply module is achieved.
  • a heating element having a relatively large surface is proposed, which comprises a pot wall in which heating wires or stamped grid can be embedded.
  • the pot wall of the pot-shaped heating element as
  • the pot wall of the cup-shaped heating element as a plastic encapsulation, in the one or more heating wires or
  • Punching grid can be embedded, so that a closed reservoir forming cup-shaped member is obtained.
  • the pot wall of the cup-shaped heating element is formed in a pot height, which substantially corresponds to a height of the delivery unit, which is enclosed by the pot wall.
  • the pot wall will be on top of the Carrier body arranged, on which also the operating / excipient promotional
  • Delivery unit is added.
  • the pot height substantially, for example, the height of the delivery unit, which also on the
  • the pot wall of the cup-shaped heating element surrounds a filter body designed as a circular segment.
  • the curvature of the circle segment corresponds to the curvature of the pot wall;
  • the filter body in terms of its
  • Height are dimensioned so that its height substantially corresponds to the pot height. Furthermore, the filter body also directly into the cup-shaped
  • Heating element to be integrated, resulting in a further space, cost and
  • the supply module proposed in accordance with the invention is used, in particular, in an exhaust aftertreatment system for conveying and heating a freezable reducing agent, in particular a urea solution or a urea-water solution for reducing NO x components in the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • a freezable reducing agent in particular a urea solution or a urea-water solution for reducing NO x components in the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • Supply module for an exhaust aftertreatment system avoids
  • Heating element is a significant increase in the heating surface to increase the contact area with the operating / auxiliary material to be heated feasible.
  • the total defrostable per heating process amount of the operating / auxiliary substance in the storage tank can be increased.
  • Heating element a closed liquid reservoir is realized, which is above the power supply module and provides improved defrosting and Dosier laminates and a Schwappschutz at bank angles and acceleration of the vehicle. Due to the very simple structure of the cup-shaped heating element proposed according to the invention, the costs can be reduced by simplifying the structure and by a simple mounting of the heating element on the top of the carrier body of the
  • the available installation space can be optimally utilized for providing a closed reservoir for thawing operating / auxiliary substance.
  • the proposed solution according to the invention is on the one hand by the significantly greater extent of the pot-shaped
  • Heating element whose surface increases, thereby reducing the local power of the heater is reduced.
  • the local power of the heater can be adjusted such that the maximum achievable in air temperature of the pot-shaped heating element does not exceed critical component limit temperatures. Furthermore, it can be avoided by the proposed solution according to the invention to reduce the total heating power to unacceptably high
  • the entire heating power provided by the control unit can be used and used for thawing the operating / auxiliary substance. Due to the greater extent of a large surface having cup-shaped
  • the cup-shaped heating element is formed so that this is formed circumferentially in the storage tank and allows a 360 ° - distribution of heating power.
  • an increase in the effective range of the pot-shaped heating element can be achieved, wherein the effective range inwards in Direction extends to the supply module and towards the outside in the direction of the supply tank. Due to the pot-shaped configuration of the heating element, a heat radiation in the horizontal direction is also significantly improved, which leads to the avoidance of chimney-like cavities.
  • the cup-shaped heating element fulfills two further tasks: first, the thawing of the operating / auxiliary substance keeps the liquid operating / auxiliary substance inside the supply module. A drain into a still frozen tank area is prevented. On the other hand, in addition to sloshing and mountain driving or high acceleration of the
  • Vehicle a residual volume held in the intake of the delivery unit of the supply module, so that pressure drops in the promotion of the operating / auxiliary material can be avoided.
  • Heating element can be achieved with at least one heating element by a potting or by a heat when expanding plastic after assembly.
  • at least one heating wire or at least one heating conductor could be coated with a film which expands once when exposed to heat and thus compensates assembly-related working and air gaps, i. closes. This can be a further reduction
  • Heat radiation can be achieved, which extends substantially horizontally. If a filter body is integrated, a filter and heater combination can be realized. If cup-shaped heating elements made of plastic material, in particular made of HDPE, so the pot-shaped heating element directly with a supply module, which is also made of HDPE, are materially connected.
  • Figure 1 is a perspective view of a supply module of a
  • FIG. 2 shows the connection of the supply module according to the illustration in FIG.
  • FIG. 3 shows a perspective top view of a cup-shaped heating element
  • FIG. 4.1 schematic representations of alternative embodiments of the up to 4.4 pot wall
  • Figure 5 shows a pot-shaped heating element as an artificial body with applied
  • FIG. 6 shows a connection of heating wires with a HDPE pot
  • Grouting or by a material that expands when heat is applied.
  • FIG. 1 shows a supply module 10 which has a cuboid-shaped filter 12.
  • the supply module 10 further comprises a delivery unit 16 with which sucked operating / auxiliary material via a hydraulic connection 26 to a dosing module, not shown in Figure 1 of an exhaust aftertreatment system supplies.
  • the supply module 10 according to the perspective Representation in Figure 1, a heater 18 having a plurality of filament windings 20 which are wound around a filter body of the filter 12.
  • the filter 12 and the delivery unit 16 are on the upper side of a carrier body 24, which is made for example as injection molded plastic component,
  • the heater 18, comprising a plurality of filament windings 20, is electrically contacted via electrical connections 22 and connected to a control device, not shown in FIG.
  • the carrier body 24 comprises further connection plugs 28.
  • FIG. 2 shows how the supply module illustrated in a perspective plan view in FIG. 1 is connected to a storage tank, in particular in the area of its tank bottom.
  • FIG. 1 shows that the supply module 10 from the bottom on
  • Tank bottom 32 of a storage tank 30 is mounted inside the storage tank 30, a liquid level is indicated by reference numeral 34, up to which the storage tank 30, starting from the tank bottom 32, with a freezable
  • the liquid level 34 as shown in Figure 2 ranges in the storage tank 30 only up to a certain height.
  • the liquid level 34 thereby defines at the heater 18, which around the filter 12 in the form of
  • Is filament windings 20 is wound, an unwetted region 36.
  • the Schudrahtwindungen 20 of the heater 18 are free. Here there is no medium to which the heating power could be delivered.
  • a wetted area 38 is defined, within which the individual filament windings 20 of the heater 18 are wetted by the operating / auxiliary substance which receives the heat output provided by the heating 18.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a pot-shaped heating element which is located on the upper side of the carrier body of the
  • FIG. 3 shows that, according to this solution, the delivery unit 16, which is located on the upper side of the carrier body 24, is surrounded by a cup-shaped heating element 56.
  • the pot-shaped heating element 56 is formed by a circumferential pot wall 58.
  • the pot wall 58 of the cup-shaped heating element 56 surrounds a circle segment 52 formed as
  • Filter body 50 substantially correspond to each other.
  • the curvature in which the filter body 50 is designed as a circular segment corresponds to the curvature that the pot wall 58 has.
  • the pot wall 58 represents the cup-shaped heating element 56, in which one or more heating wires can be accommodated one or more stamped grid.
  • the pot wall 58 is designed as a steel strip or stainless steel strip.
  • the pot wall 58 can also be designed as a plastic extrusion coating (cf., representation according to FIG. 4) into which at least one heating wire and at least one stamped grid can be embedded. It can be seen from FIG.
  • the pot-shaped heating element 56 is mounted on the upper side of the carrier body 24 of the supply module 10 in such a way that an almost closed reservoir 66 is formed in the interior, in which a supply of freezing operating / auxiliary substance can be stored.
  • the pot wall 58 is made in one piece as a stainless steel strip or as a steel strip.
  • Heating element 56 may by at least one heating wire, at least one
  • Heating tape or any other drawn profile can be displayed. All these variants of the cup-shaped heating element 56 have in common that they can be displayed with a suitable plastic insulation.
  • the pot-shaped heating element 56 is not by a separation method, such as
  • the pot wall 58 is preferably made of a strip material from a coil, so that a waste does not accumulate by machining process.
  • Heating element 56 of two separate cup-shaped pot halves 78 and 80 produce.
  • the two pot halves 78, 80 would be at the joints, that is, at the resulting butt joints 60 also by a cohesive
  • Joining methods such as laser welding or the
  • the preparation of the cup-shaped heating element 56 may for example consist of a
  • Plastic material such as HDPE or the like done.
  • cohesive joining methods such as ultrasonic welding can be used.
  • the pot-shaped heating element 56 From the perspective top view of the pot-shaped heating element 56 it follows that this has a relatively large surface, which bounds the almost closed reservoir 66 with its inner side 62. Due to the size of the surface, there is a large contact area with the operating / auxiliary substance stored in the closed reservoir, so that the operating / auxiliary substance contained in the closed reservoir 66 can be heated to the full extent. Due to the size of the surface of the pot wall 58, the local power of the cup-shaped heating element 56, however, can be reduced. This can be adjusted in such a way that the maximum achievable in air temperature of the cup-shaped heating element 56 is not critical
  • Pot wall 58 of the cup-shaped heating element 56 is formed in a pot height 72, which corresponds substantially to the overall height of the delivery unit 16 of the supply module 10.
  • the pot height 72 and also, of course, depending on the diameter of the cup-shaped heating element 56, the almost closed reservoir 66 is determined in which the stock to be conveyed or thawed or kept in a liquid state stock of operating / auxiliary material is stored.
  • the pot height 72 causes further, that in sloshing movements of the liquid operating / auxiliary material within the closed reservoir 66, which may occur when driving uphill or at high accelerations of a vehicle, always a residual volume of the liquid operating / auxiliary material in the
  • the pot-shaped heating element 56 and its pot wall 58 are preferably made of a conductive material, in particular band-shaped stainless steel material, so that the necessary electrical resistance of the cup-shaped heating element 56 is ensured over the entire length of the cup-shaped heating element along the edge 70.
  • the carrier body 24 of the supply module 10 which is preferably produced as a plastic injection-molded component, has a peripheral sealing surface 68.
  • the supply module 10 is joined from the underside to a tank bottom 32 of the storage tank 30 (cf. illustration according to FIG. 2).
  • the illustration according to FIG. 3 shows that a further plastic component on which the connection plugs 28 and / or the hydraulic connection 26 are formed is releasably connected to the carrier body 24 of the supply module 10 by means of one or more connections 54, for example clamping yokes or clamping clips.
  • the illustrations according to FIGS. 4.1 to 4.4 show variants of the pot wall of the cup-shaped heating element.
  • Plastic Injection 76 may be a number of heating wires 74 embedded so that said hybrid component, just those plastic extrusion 76 and the heating wires 74 comprising results. According to the number of in the
  • Kunststoffumspritzung 76 embedded heating wires 74 the heating power and the heatable surface of the pot wall 58 can be adjusted. On the inside 62 of the pot wall 58, this then outputs the fed heating power to the stocked in almost closed reservoir 66 operating / auxiliary material.
  • Figures 4.2 to 4.4 show additional embodiments of the pot wall of the inventively proposed heating element.
  • At least one heating wire 74 which is designed as a stamped grid, is integrated into the pot wall 58.
  • the at least one heating wire 74 is surrounded by a plastic extrusion 76.
  • Heating element 56 realizes both a heat radiation towards the inside 62 in the direction of the supply module 10 and also a heat radiation in the direction of the outside 64 in the direction of the storage tank.
  • Representation according to Figure 4.3 shows a further embodiment of the pot wall 58 of the pot-shaped heating element 56 proposed according to the invention.
  • the individual heating wires 74 which are surrounded by the plastic extrusion 76, are designed as drawn profiles 82.
  • the thermal radiation is also substantially in a horizontal direction on the inside 62 in the direction of
  • FIG. 4.4 shows a further embodiment variant of the design of the pot wall 58 of the cup-shaped heating element 56.
  • the heating wires 74 embedded in the plastic extrusion 76 of the pot wall 58 are covered on both sides by a foil 84. With the supply of heat, indicated by the arrow 86 in Figure 4.4, the film 84 takes an expanded
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the invention
  • the pot-shaped heating element 56 which constitutes a basic body, is coated on its inside 62 and on its outside 64 with a filter material 90.
  • a filter material 90 Around the pot wall 58 of the cup-shaped heating element 56 according to the embodiment in Figure 5 extend wrapped heating wires 92.
  • the pot wall 58 of the cup-shaped heating element 56 is received on the support body 24, which has at least one
  • Connection 54 which may be formed, for example, as Verclipsung, is connected to a flange, from which the hydraulic
  • Terminal 26 and at least one electrical connector 28 extends from in the radial direction.
  • a circumferential sealing surface 68 At the top of the carrier body 24 is a circumferential sealing surface 68.
  • the pot wall 58 of the pot-shaped heating element 56 As is apparent from the perspective view of Figure 5 further encloses the pot wall 58 of the pot-shaped heating element 56, the delivery unit 16 of the supply module 10.
  • Embodiment of Figure 5 is a heat radiation both in the horizontal direction on the inside 62 and in the horizontal direction to the outside 64 out.
  • FIG. 6 shows a section through a further embodiment d
  • FIG. 6 shows that the cup-shaped heating element 56 has a ribbing 102 on its outside.
  • the ribbing 102 is formed by circumferential webs in the circumferential direction, between which one turn of the
  • Heating wire 74 is inserted.
  • the heating wires 74 can in the
  • Kunststoffumspritzung 76 according to the embodiment in Figure 6, at least one temperature sensor 96 may be inserted, via which the temperature in the plastic extrusion 76 and thus the temperatures of the pot wall 58 on the inside 62 and on the outside 64 can be deduced. As is further apparent from the illustration according to FIG. 6, there are 98 or 100 contact points between the cup-shaped heating element 56 and its plastic cover 94 at the joints
  • Joins are preferably formed as cohesive joints, which can be made for example in the way of ultrasonic welding.
  • the heating wires 74 are thermally by casting or by potting of a
  • Surrounded plastic encapsulation 76 or may be surrounded for example via the film 84 shown in connection with Figure 4, which expands upon the supply of heat and closes assembly or air gaps.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Versorgungsmodul (10) zur Förderung eines Betriebs-/Hilfsstoffes eines Abgasnachbehandlungssystems. Das Versorgungsmodul (10) umfasst einen Trägerkörper (24) an dem ein Förderaggregat (16) und ein Filter (12) aufgenommen sind. Auf dem Trägerkörper (24) ist ein topfförmiges Heizelement (56) angeordnet, das ein Reservoir (66) für den Betriebs-/Hilfsstoff bildet.

Description

Beschreibung Titel
Versorgungsmodul für ein Abgasnachbehandlungssystem Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Versorgungsmodul für ein
Abgasnachbehandlungssystem, mit welchem ein Betriebs-/Hilfsstoff,
insbesondere ein Reduktionsmittel dem Abgasstrang einer
Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.
DE 10 2013 217 333 AI betrifft einen Im-Tank- Filter und ein für diesen geeignetes Filtermedium. Der Im-Tank- Filter dient der Filterung einer Flüssigkeit und weist eine erste Filterseite und eine zweite Filterseite auf. Zwischen diesen ist ein Aufnahmeraum angeordnet, ferner ist über einen Anschluss gefilterte Flüssigkeit aus dem
Aufnahmeraum ableitbar. Zum Bilden eines Gehäuses ist eine ringförmige
Umfangswand vorgesehen, welche die erste Filterseite und die zweite Filterseite umschließt, wobei zumindest eine Filterseite ein plissiertes Filtermedium aufweist. DE 10 2013 222 288 AI bezieht sich auf ein Versorgungsmodul zur Förderung eines
Betriebs-/Hilfsstoffes. Ein Versorgungsmodul zur Förderung eines Betriebs- /Hilfsstoffes, insbesondere eines gefrierfähigen Reduktionsmittels für ein
Abgasnachbehandlungssystem umfasst ein Trägerteil, an dem ein Förderaggregat und ein Filter aufgenommen sind. Das Filter stellt eine Halterung für eine dieses im
Wesentlichen umschließende Heizung dar. Der Filterkörper des Filters umfasst eine erste und eine zweite Gehäusehälfte. Die Heizung wird durch eine Anzahl von Heizdrahtwindungen gebildet. Das Filter ist auf einer Aufsatzfläche eines topfförmig ausgebildeten Trägerteiles positioniert. Das Filter des Versorgungsmodules hat die Aufgabe, den Urschmutz sowie den zusätzlich während der Nachtankvorgänge eingebrachten Schmutz zu filtern, um sensible Bauteile, beispielsweise das Förderaggregat sowie das den Betriebs- /Hilfsstoff in den Abgastrakt eindosierende Dosiermodul zu schützen. Die
Hauptschmutzbeladung über die Lebensdauer des Filters entsteht durch den eingebrachten Schmutz beim Nachtanken (zumindest 75 %). Da das Filter für die Lebensdauer des Versorgungsmoduls ausgelegt werden soll, muss dessen Kapazität entsprechend hoch sein, um diese Anforderung zu erfüllen. Dadurch und durch den nur begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraum bedingt ergibt sich ein relativ hoher Filteraufbau. Um das Filter gemäß DE 10 2013 222 288 AI ist ein Widerstandsheizer in Gestalt eines Heizdrahtes mit konstantem Querschnitt gewickelt, der die Aufgabe hat, in gefrorenem Zustand im Filterinneren eingeschlossenes Reduktionsmedium einerseits sowie das das Filter umgebende Tankvolumen andererseits aufzutauen. Um Bauteile und Kosten zu sparen sowie eine effiziente Heizleistung sicherzustellen, wird in der Lösung gemäß DE 10 2013 222 288 AI der Stützkörper für die
Heizdrahtwindungen der Widerstandsheizung der Filterkörper des Filters genutzt. Durch die beschriebenen Anforderungen an das Filter und an den Heizdraht, der auslegungsbedingt eine Länge von mehr als 3 m aufweist, ergeben sich
Betriebszustände für die Filterheizungskombination in Abhängigkeit vom Füllstand des Betriebs-/Hilfsstoffes im Vorratstank. Bei dem Betriebs-/Hilfsstoff handelt es sich insbesondere um ein gefrierfähiges Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff oder eine Harnstoff- Wasser- Lösung, die bei Außentemperaturen von unter -11°C gefriert.
Die sich ergebenden Betriebszustände in Abhängigkeit der Füllhöhe des Betriebs- /Hilfsstoffes im Vorratstank zwischen„vollständig mit Flüssigkeit bedeckt" und„nur im trägernahen Bereich mit Flüssigkeit bedeckt" oder auch„vollständig an Luft liegend".
Im Falle einer nur teilweisen oder gar keiner Flüssigkeitsbedeckung des Filters und der Heizung mit dem gefrierfähigen Reduktionsmittel im Vorratstank, kommt es zu einer starken Temperaturerhöhung freiliegender Heizdrahtbereiche. Die Ursache dafür ist eine zu hohe lokale Energieabgabe, die nicht an die Umgebung abgegeben werden kann. Um Bauteilbeschädigungen des Filters sowie des Trägerteiles durch unzulässig hohe Temperaturen zu vermeiden, wird bei der Lösung gemäß DE 10 2013 222 288 AI die Heizleistung durch ein Steuergerät vermindert. Die damit verbundene Reduzierung der Heizleistung führt jedoch zu einer Verschlechterung des
Auftauverhaltens in diesen Betriebszuständen.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Versorgungsmodul zur Förderung eines Betriebs- /Hilfsstoffes eines Abgasnachbehandlungssystems vorgeschlagen, welches einen Trägerkörper aufweist, an dem ein Förderaggregat und ein Filter aufgenommen sind. Auf dem Trägerkörper befindet sich ein topfförmig konfiguriertes Heizelement, welches ein Reservoir zur Aufnahme eines Vorrates von Betriebs-/Hilfsstoff bildet.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird eine Kombination eines Widerstandsheizelementes zusammen mit einer das Versorgungsmodul nahezu voll umschließende Topfstruktur erreicht. Anstelle einzelner Heizdrahtwindungen wird ein eine relativ große Oberfläche aufweisendes Heizelement vorgeschlagen, welches eine Topfwand umfasst, in welche Heizdrähte oder Stanzgitter eingebettet sein können. Andererseits besteht die Möglichkeit, die Topfwand als Stahlband zu fertigen und die Topfwand über elektrische Anschlüsse mit einem Steuergerät zu verbinden.
In vorteilhafter Weise ist die Topfwand des topfförmigen Heizelementes als
Edelstahlband oder als Stahlband einstückig ausgebildet und an einer Stoßfuge gefügt.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die Topfwand des topfförmigen Heizelementes als Kunststoffumspritzung auszubilden, in die ein oder mehrere Heizdrähte oder
Stanzgitter eingebettet sein können, so dass ein ein geschlossenes Reservoir bildendes topfförmiges Bauteil erhalten wird.
Anstelle einer einstückigen Ausbildung der Topfwand des topfförmigen Heizelementes besteht die Möglichkeit, die Topfwand aus einer ersten Topfhälfte und einer zweiten Topfhälfte, die jeweils separate Bauteile darstellen, zu fügen.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird die Topfwand des topfförmigen Heizelementes in einer Topfhöhe ausgebildet, die im Wesentlichen einer Bauhöhe des Förderaggregates entspricht, welches von der Topfwand umschlossen ist. Die Topfwand wird auf der Oberseite des Trägerkörpers angeordnet, auf der auch das den Betriebs-/Hilfsstoff fördernde
Förderaggregat aufgenommen ist. Entspricht die Topfhöhe im Wesentlichen beispielsweise der Bauhöhe des Förderaggregates, welches ebenfalls auf der
Oberseite des Trägerkörpers aufgenommen ist, wird durch die Topfwand ein wirkungsvoller Schwappschutz geschaffen. So lassen sich Schwappbewegungen bei
Bergfahrten bzw. bei hohen Beschleunigungen des Fahrzeugs verkraften, wobei gewährleistet ist, dass stets ein Restvolumen des Betriebs-/Hilfsstoffes im
Ansaugbereich des Förderaggregates verbleibt, so dass es an diesem zu keinen Druckeinbrüchen kommt. Zusätzlich verhindert das topfförmige Heizelement im
Heizbetrieb das Wegfließen aufgetauten Mediums in einen noch gefrorenen
Tankbereich.
In vorteilhafter Weise umschließt die Topfwand des topfförmigen Heizelementes einen als Kreissegment ausgeführten Filterkörper. Die Krümmung des Kreissegmentes entspricht der Krümmung der Topfwand; ferner kann der Filterkörper hinsichtlich seiner
Höhe so dimensioniert werden, dass dessen Höhe im Wesentlichen der Topfhöhe entspricht. Weiterhin kann der Filterkörper ebenfalls direkt in das topfförmige
Heizelement integriert werden, was zu einer weiteren Bauraum-, Kosten- und
Bauteileinsparung führt.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Versorgungsmodul wird insbesondere in einem Abgasnachbehandlungssystem verwendet zur Förderung und Beheizung eines gefrierfähigen Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstoff- Lösung oder einer Harnstoff- Wasser- Lösung zur Reduktion von NOx-Bestandteilen im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zur Ausbildung des
Versorgungsmoduls für ein Abgasnachbehandlungssystem vermeidet
insbesondere kritische, d.h. zu hohe Bauteiltemperaturen die bei freiliegenden
Widerstandsheizungen, die nicht von einem Medium benetzt sind, auftreten
können. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann aufgrund der großen Oberfläche des topfförmigen Heizelementes die gesamte zur Verfügung stehende elektrische Leistung im Heizbetrieb genutzt werden. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung des topfförmigen
Heizelementes ist eine signifikante Erhöhung der Heizoberfläche zur Erhöhung des Kontaktbereiches mit dem zu erwärmenden Betriebs-/Hilfsstoff realisierbar. Die gesamte pro Heizvorgang auftaubare Menge des Betriebs-/Hilfsstoffes im Vorratstank kann erhöht werden. Durch die Topfwand des topfförmigen
Heizelementes wird ein geschlossenes Flüssigkeitsreservoir realisiert, welches oberhalb des Versorgungsmoduls liegt und ein verbessertes Auftau- und Dosierbereitschaftsverhalten sowie einen Schwappschutz bei Schräglagen und Beschleunigung des Fahrzeugs bietet. Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des erfindungsgemäß vorgeschlagenen topfförmigen Heizelementes, lassen sich die Kosten reduzieren durch Vereinfachung des Aufbaus sowie durch eine einfache Montage des Heizelementes auf der Oberseite des Trägerkörpers des
Versorgungsmoduls. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich des Weiteren der zur Verfügung stehende Bauraum in optimaler Weise zur Bereitstellung eines geschlossenen Reservoirs für aufzutauenden Betriebs- /Hilfsstoff ausnutzen. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird zum einen durch die deutlich größere Ausdehnung des topfförmigen
Heizelementes dessen Oberfläche vergrößert, wodurch sich die lokale Leistung der Heizung verringert. Die lokale Leistung der Heizung kann derart eingestellt werden, dass die maximal an Luft erreichbare Temperatur des topfförmigen Heizelementes kritische Bauteilgrenztemperaturen nicht überschreitet. Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vermieden werden, die Heizleistung insgesamt zu reduzieren, um unzulässig hohe
Temperaturen an einzelnen Bauteilen zu verringern. Es kann vielmehr die gesamte vom Steuergerät zur Verfügung gestellte Heizleistung verwendet und zum Auftauen des Betriebs-/Hilfsstoffes eingesetzt werden. Durch die größere Ausdehnung des eine große Oberfläche aufweisenden topfförmigen
Heizelementes werden nun auch Bereiche des Vorratstankes erreicht, die mit lokal begrenzten Heizelementen nicht erreicht werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, die maximale Auftaumenge in einem Vorratstank zu erhöhen.
Weiterhin ist das topfförmige Heizelement so ausgebildet, dass dies umlaufend im Vorratstank ausgebildet ist und eine 360°- Verteilung der Heizleistung ermöglicht. Damit kann eine Vergrößerung des Wirkbereiches des topfförmigen Heizelementes erreicht werden, wobei sich der Wirkbereich nach innen in Richtung auf das Versorgungsmodul erstreckt und nach außen hin in Richtung des Versorgungstankes. Durch die topfförmige Konfiguration des Heizelementes wird eine Wärmeabstrahlung in horizontale Richtung ebenfalls signifikant verbessert, was zur Vermeidung kaminartiger Kavitäten führt.
Durch das topfförmige Heizelement werden zwei weitere Aufgaben erfüllt: zum einen wird beim Auftauen des Betriebs-/Hilfsstoffs der flüssige Betriebs-/Hilfsstoff im Inneren des Versorgungsmoduls gehalten. Ein Abfließen in einen noch gefrorenen Tankbereich wird verhindert. Zum anderen wird zusätzlich bei Schwappbewegungen und Bergfahrten bzw. hohen Beschleunigungen des
Fahrzeugs ein Restvolumen im Ansaugbereich des Förderaggregates des Versorgungsmoduls gehalten, so dass Druckeinbrüche bei der Förderung des Betriebs-/Hilfsstoffes vermieden werden.
Es besteht die Möglichkeit, durch Integration von Sensoren in das topfförmige Heizelement eine Bauteilüberwachung zu realisieren, was zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit sowie zu einer Verbesserung der Steuerung des topfförmigen Heizelementes genutzt werden kann. Des Weiteren kann in einer vorteilhaften Ausführungsvariante eine thermische Kontaktierung des topfförmigen
Heizelementes mit mindestens einem Heizleiter durch einen Verguss oder durch einen bei Wärmezufuhr expandierenden Kunststoff nach der Montage erreicht werden. So könnte beispielweise mindestens ein Heizdraht oder mindestens ein Heizleiter mit einer Folie beschichtet werden, welche sich bei Wärmeeinwirkung einmalig ausdehnt und auf diese Weise montagebedingte Arbeits- und Luftspalte ausgleicht, d.h. schließt. Dadurch lässt sich eine weitere Reduzierung
thermischer Verluste erreichen. Aufgrund der beidseitigen Wärmeabstrahlung des topfförmigen Heizelementes nach innen in Richtung auf das
Versorgungsmodul und nach außen auf die dieses umgebenden Vorratstank, ist ein effektiver Wärmeeintrag sowie eine wesentlich bessere Auftauleistung erzielbar. Es kann eine sich um 360° erstreckende umlaufende
Wärmeabstrahlung erreicht werden, wobei diese im Wesentlichen horizontal verläuft. Wird ein Filterkörper integriert, kann eine Filter- Heiztopf- Kombination realisiert werden. Werden topfförmige Heizelemente aus Kunststoffmaterial, insbesondere aus HDPE gefertigt, so kann das topfförmige Heizelement direkt mit einem Versorgungsmodul, welches ebenfalls aus HDPE gefertigt ist, stoffschlüssig verbunden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben:
Es zeigt:
Figur 1 die perspektivische Ansicht eines Versorgungsmoduls eines
Abgasnachbehandlungssystems,
Figur 2 die Anbindung des Versorgungsmoduls gemäß der Darstellung in
Figur 1 an einen Vorratstank im Bereich des Tankbodens,
Figur 3 eine perspektivische Draufsicht auf ein topfförmiges Heizelement,
Figur 4.1 schematische Darstellungen von Ausführungsalternativen der bis 4.4 Topfwand,
Figur 5 ein topfförmiges Heizelement als Kunstkörper mit aufgebrachtem
Filtermaterial und um dieses gewickelte Heizdrähten und
Figur 6 eine Verbindung von Heizdrähten mit einem HDPE-Topf durch
Verguss oder durch ein bei Wärmezufuhr expandierendes Material.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Versorgungsmodul 10 zu entnehmen, das einen quaderförmig ausgebildeten Filter 12 aufweist. Das Versorgungsmodul 10 umfasst ferner ein Förderaggregat 16 mit welchem angesaugter Betriebs- /Hilfsstoff über einen hydraulischen Anschluss 26 einem in Figur 1 nicht dargestellten Dosiermodul eines Abgasnachbehandlungssystems zuführt. Des Weiteren umfasst das Versorgungsmodul 10 gemäß der perspektivischen Darstellung in Figur 1 eine Heizung 18, die mehrere Heizdrahtwindungen 20 aufweist, die um einen Filterkörper des Filters 12 herumgewickelt sind. Das Filter 12 und das Förderaggregat 16 sind auf der Oberseite eines Trägerkörpers 24, welcher beispielsweise als Spritzgusskunststoffbauteil gefertigt ist,
aufgenommen. Die Heizung 18, mehrere Heizdrahtwindungen 20 umfassend, ist über elektrische Anschlüsse 22 elektrisch kontaktiert und mit einem in Figur 1 nicht dargestellten Steuergerät verbunden. Neben dem hydraulischen Anschluss 26 umfasst der Trägerkörper 24 weitere Anschlussstecker 28.
Figur 2 zeigt wie das in Figur 1 in perspektivischer Draufsicht dargestellte Versorgungsmodul an einen Vorratstank, insbesondere im Bereich von dessen Tankboden angebunden ist.
Figur 2 zeigt, dass das Versorgungsmodul 10 von der Unterseite her am
Tankboden 32 eines Vorratstanks 30 montiert wird. Im Inneren des Vorratstanks 30 ist durch Bezugszeichen 34 ein Flüssigkeitspegel angedeutet, bis zu dem der Vorratstank 30, ausgehend vom Tankboden 32, mit einem gefrierfähigen
Betriebs-/Hilfsstoff, im vorliegenden Falle Harnstoff oder eine Harnstoff-Wasser- Lösung, befüllt, ist. Der Flüssigkeitspegel 34 gemäß der Darstellung in Figur 2 reicht im Vorratstank 30 nur bis zu einer bestimmten Höhe. Der Flüssigkeitspegel 34 definiert dadurch an der Heizung 18, die um das Filter 12 in Form von
Heizdrahtwindungen 20 gewickelt ist, einen unbenetzten Bereich 36. Im unbenetzten Bereich 36 liegen die Heizdrahtwindungen 20 der Heizung 18 frei. Hier liegt kein Medium vor, an welches die Heizleistung abgegeben werden könnte. Unterhalb des Flüssigkeitspegels 34 wird ein benetzter Bereich 38 definiert, innerhalb dessen die einzelnen Heizdrahtwindungen 20 der Heizung 18 vom Betriebs-/Hilfsstoff benetzt sind, der die von der Heizung 18 zur Verfügung gestellte Heizleistung aufnimmt.
Aus der Darstellung der Figur 2 ergibt sich des Weiteren, dass sich an der Unterseite des Trägerkörpers 24 des Versorgungsmoduls 10 der hydraulische Anschluss 26 sowie Anschlussstecker 28 zur elektrischen Kontaktierung der Heizung 18 befinden. Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines topfförmig ausgebildeten Heizelementes, welches auf der Oberseite des Trägerkörpers des
Versorgungsmodules angeordnet ist. Figur 3 zeigt, dass gemäß dieser Lösung das Förderaggregat 16, welches sich auf der Oberseite des Trägerkörpers 24 befindet, von einem topfförmigen Heizelement 56 umschlossen ist. Das topfförmige Heizelement 56 wird durch eine umlaufende Topfwand 58 gebildet. Die Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 umschließt einen als Kreissegment 52 ausgebildeten
Filterkörper 50 des Filters 12. Die Bauhöhen der Topfwand 58 und die des
Filterkörpers 50 entsprechen im Wesentlichen einander. In vorteilhafter Weise entspricht die Krümmung, in der der Filterkörper 50 als Kreissegment ausgeführt ist der Krümmung, den die Topfwand 58 aufweist. Die Topfwand 58 stellt das topfförmige Heizelement 56 dar, in welches ein oder mehrere Heizdrähte ein oder mehrere Stanzgitter aufgenommen sein können. Idealerweise wird die Topfwand 58 als Stahlband oder Edelstahlband ausgeführt. Die Topfwand 58 kann auch als Kunststoffumspritzung (vgl. Darstellung gemäß Figur 4) ausgebildet sein, in welche mindestens ein Heizdraht und mindestens ein Stanzgitter eingebettet sein kann. Aus Figur 3 geht hervor, dass das topfförmige Heizelement 56 derart auf der Oberseite des Trägerkörpers 24 des Versorgungsmoduls 10 angebracht ist, das im Innenbereich ein nahezu geschlossenes Reservoir 66 entsteht, in welchem ein Vorrat von gefrierfähigem Betriebs-/Hilfsstoff bevorratet werden kann. Bevorzugt wird die Topfwand 58 als Edelstahlband oder auch als Stahlband einstückig gefertigt. Das topfförmige
Heizelement 56 kann durch mindestens einen Heizdraht, mindestens ein
Heizband oder ein sonstiges gezogenes Profil dargestellt werden. Allen diesen Ausführungsvarianten des topfförmigen Heizelementes 56 ist gemeinsam, dass dies auch mit einer geeigneten Isolierung aus Kunststoff darstellbar sind. Das topfförmige Heizelement 56 wird nicht durch ein Trennverfahren, wie
beispielsweise dem Stanzen hergestellt, so dass Verschnitt und eine damit einhergehende Materialvergeudung vermieden werden können. Die Topfwand 58 wird bevorzugt aus einem Bandmaterial von einer Spule hergestellt, so dass ein Verschnitt durch Bearbeitungsverfahren nicht anfällt. An der in Figur 3
dargestellten Stoßfuge 60 werden die beiden Enden der Topfwand 58 beispielsweise durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren miteinander verbunden. Durch diese Vorgehensweise können unterschiedliche Geometrien von topfförmigen Heizelementen 56 ohne Materialverschnitt einfach und
kostengünstig hergestellt werden.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die Topfwand 58 des topfförmigen
Heizelementes 56 aus zwei separaten schalenförmigen Topfhälften 78 bzw. 80 herzustellen. Die beiden Topfhälften 78, 80 wären an den Stoßstellen, d.h an sich ergebenden Stoßfugen 60 ebenfalls durch ein stoffschlüssiges
Fügeverfahren, wie beispielsweise dem Laserschweißen oder dem
Reibschweißen oder dergleichen miteinander verbindbar. Die Herstellung des topfförmigen Heizelementes 56 kann beispielsweise aus einem
Kunststoffmaterial wie HDPE oder dergleichen erfolgen. Dadurch können stoffschlüssige Fügeverfahren, wie beispielsweise das Ultraschallschweißen eingesetzt werden. Durch diese Fertigungsverfahren wird ein zweiteiliger Topf erhalten mit einem gekammerten Heizbereich sowie der Möglichkeit, Sensoren in dieses Material unmittelbar bei der Herstellung einzubringen, d.h. einzubetten oder zu vergießen.
Aus der perspektivischen Draufsicht auf das topfförmige Heizelement 56 ergibt sich, dass dieses eine relativ große Oberfläche aufweist, die mit ihrer Innenseite 62 das nahezu geschlossene Reservoir 66 begrenzt. Aufgrund der Größe der Oberfläche besteht ein großer Kontaktbereich mit dem im geschlossenen Reservoir bevorrateten Betriebs-/Hilfsstoff, so dass sich der im geschlossenen Reservoir 66 befindende Betriebs-/Hilfsstoff vollumfänglich beheizt werden kann. Aufgrund der Größe der Oberfläche der Topfwand 58 kann die lokale Leistung des topfförmigen Heizelementes 56 hingegen verringert werden. Diese kann in der Art und Weise eingestellt werden, dass die maximal an Luft erreichbare Temperatur des topfförmigen Heizelementes 56 keine kritischen
Bauteilgrenztemperaturen erreicht oder gar überschreitet. Durch die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung des topfförmigen Heizelementes kann die gesamte vom Steuergerät des Abgasnachbehandlungssystems zur
Verfügung gestellte Heizleistung verwendet und zum Auftauen des gefrierfähigen Betriebs-/Hilfsstoffes genutzt werden. Durch die größere Ausdehnung des Heizelementes, d.h. des topfförmigen Heizelementes 56, d.h. durch dessen stark vergrößerte Oberfläche in Gestalt der Topfwand 58 können nun auch Bereiche beheizt werden, die sich mit lokal begrenzten Heizelementen nicht oder nur schwierig erreichen ließen. Des Weiteren geht aus der Darstellung gemäß Figur 3 hervor, dass die
Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 in einer Topfhöhe 72 ausgebildet ist, die im Wesentlichen der Bauhöhe des Förderaggregates 16 des Versorgungsmoduls 10 entspricht. Durch die Topfhöhe 72 und auch natürlich abhängig vom Durchmesser des topfförmigen Heizelementes 56 wird maßgeblich das nahezu geschlossene Reservoir 66 bestimmt, in dem der zu fördernde bzw. aufzutauende oder in flüssigem Zustand zu haltende Vorrat von Betriebs-/Hilfsstoff bevorratet wird.
Die Topfhöhe 72 bewirkt des Weiteren, dass bei Schwappbewegungen des flüssigen Betriebs-/Hilfsstoffes innerhalb des geschlossenen Reservoirs 66, die bei Bergfahrten oder bei hohen Beschleunigungen eines Fahrzeugs auftreten können, stets ein Restvolumen des flüssigen Betriebs-/Hilfsstoffes im
Ansaugbereich des Förderaggregates 16 verbleibt, so dass Druckeinbrüche vermieden werden. Das topfförmige Heizelement 56 bzw. dessen Topfwand 58 werden bevorzugt aus einem leitfähigen Material, insbesondere bandförmigem Edelstahlmaterial gefertigt, so dass der notwendige elektrische Widerstand des topfförmigen Heizelementes 56 über die Gesamtlänge des topfförmigen Heizelementes entlang des Randes 70 sichergestellt ist.
Aus der perspektivischen Ansicht gemäß Figur 3 ergibt sich zudem, dass der bevorzugt als Kunststoffspritzgussbauteil hergestellte Trägerkörper 24 des Versorgungsmodules 10 eine umlaufende Dichtfläche 68 aufweist. Entlang der Dichtfläche 68 wird das Versorgungsmodul 10 von der Unterseite mit einem Tankboden 32 des Vorratstankes 30 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) gefügt. Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass ein weiteres Kunststoffbauteil, an welchem die Anschlussstecker 28 bzw. der hydraulische Anschluss 26 ausgebildet sind, mittels ein oder mehrerer Verbindungen 54 beispielsweise Spannbügel oder Spannclipse mit dem Trägerkörper 24 des Versorgungsmoduls 10 lösbar verbunden ist. Den Darstellungen gemäß der Figuren 4.1 bis 4.4 sind Ausführungsvarianten der Topfwand des topfförmigen Heizelementes zu entnehmen.
Anstelle eines Bandabschnittes eines Stahlbandes oder eine Edelstahlbandes besteht auch die Möglichkeit, die Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 als Kunststoffspritzgusshybridbauteil zu fertigen. Aus der schematischen Schnittdarstellung gemäß Figur 4.1 geht hervor, dass in eine
Kunststoffumspritzung 76 eine Anzahl von Heizdrähten 74 eingebettet sein kann, so dass sich besagtes Hybridbauteil, eben jene Kunststoffumspritzung 76 und die Heizdrähte 74 umfassend, ergibt. Entsprechend der Anzahl der in die
Kunststoffumspritzung 76 eingebetteten Heizdrähte 74 lässt sich die Heizleistung bzw. die beheizbare Oberfläche der Topfwand 58 einstellen. An der Innenseite 62 der Topfwand 58 gibt diese dann die eingespeiste Heizleistung an den im nahezu geschlossenen Reservoir 66 bevorrateten Betriebs-/Hilfsstoff ab.
Figur 4.2 bis 4.4 zeigen zusätzliche Ausführungsvarianten der Topfwand des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelementes.
So ist beispielsweise der Figur 4.2 zu entnehmen, dass in die Topfwand 58 mindestens ein Heizdraht 74 integriert ist, der als Stanzgitter ausgeführt ist. Der mindestens eine Heizdraht 74 ist von einer Kunststoffumspritzung 76 umgeben. Die Topfwand 58 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen topfförmigen
Heizelementes 56 realisiert sowohl eine Wärmeabstrahlung zur Innenseite 62 hin in Richtung auf das Versorgungsmodul 10 als auch eine Wärmeabstrahlung in Richtung auf die Außenseite 64 hin in Richtung des Vorratstankes. Die
Wärmeabstrahlung erfolgt im Wesentlichen in horizontale Richtung. Der
Darstellung gemäß Figur 4.3 ist eine weitere Ausführungsvariante der Topfwand 58 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen topfförmigen Heizelementes 56 zu entnehmen. In dieser Ausführungsvariante sind die einzelnen Heizdrähte 74, die von der Kunststoffumspritzung 76 umgeben sind, als gezogene Profile 82 ausgeführt. Hier erfolgt die Wärmestrahlung ebenfalls im Wesentlichen in horizontale Richtung über die Innenseite 62 in Richtung des
Versorgungsmodules 10 sowie über die Außenseite 64 in Richtung auf den Vorratstank. Figur 4.4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Gestaltung der Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56. Gemäß dieser Ausführungsvariante sind die in die Kunststoffumspritzung 76 der Topfwand 58 eingelassenen Heizdrähte 74 beidseits von einer Folie 84 überdeckt. Bei der Zufuhr von Wärme, angedeutet durch den Pfeil 86 in Figur 4.4 nimmt die Folie 84 einen expandierten
Zustand an und geht in eine expandierte Folie 88 über. Durch das Expandieren der ursprünglich flachen Folie 84 zur expandierten Folie 88 werden Luftspalte und Montagespalte geschlossen, so dass ein verbesserter Wärmeübergang, ausgehend von den Heizdrähten 74 in Richtung auf die Innenseite 62 bzw. der Außenseite 64 der Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 realisiert werden kann.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen topfförmigen Heizelementes.
Gemäß dieser Ausführungsvariante ist das topfförmige Heizelement 56, welches einen Grundkörper darstellt, an seiner Innenseite 62 und an seiner Außenseite 64 mit einem Filtermaterial 90 beschichtet. Um die Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 5 verlaufen umwickelte Heizdrähte 92. Die Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 ist auf dem Trägerkörper 24 aufgenommen, der über mindestens eine
Verbindung 54, die beispielsweise als Verclipsung ausgebildet sein kann, mit einem Flanschteil verbunden ist, von welchem aus sich der hydraulische
Anschluss 26 und mindestens ein elektrischer Anschlussstecker 28 aus in radiale Richtung erstreckt. An der Oberseite des Trägerkörpers 24 befindet sich eine umlaufende Dichtfläche 68. Wie aus der perspektivischen Darstellung gemäß Figur 5 des Weiteren hervorgeht, umschließt die Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 das Förderaggregat 16 des Versorgungsmodules 10. Durch die Topfwand 58 des topfförmigen Heizelementes 56 gemäß der
Ausführungsvariante nach Figur 5 erfolgt eine Wärmeabstrahlung sowohl in horizontaler Richtung auf die Innenseite 62 als auch in horizontaler Richtung zur Außenseite 64 hin.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante d
topfförmigen Heizelementes. Figur 6 zeigt, dass das topfförmige Heizelement 56 an seiner Außenseite eine Verrippung 102 aufweist. Die Verrippung 102 wird durch in Umfangsrichtung umlaufende Stege gebildet, zwischen welche jeweils eine Windung des
Heizdrahtes 74 eingelegt ist. Die Heizdrähte 74 können in die
Kunststoffumspritzung 76 eingebettet sein und/oder von einer mit Bezugszeichen 94 gekennzeichneten Kunststoffabdeckung überdeckt sein. In die
Kunststoffumspritzung 76 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 6 kann mindestens ein Temperatursensor 96 eingelassen sein, über welchen die Temperatur in der Kunststoffumspritzung 76 und damit auf die Temperaturen der Topfwand 58 an der Innenseite 62 und an der Außenseite 64 zurückgeschlossen werden kann. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 6 weiter hervorgeht, befinden sich an den Fügestellen 98 bzw. 100 Kontaktstellen zwischen dem topfförmigen Heizelement 56 und seiner Kunststoffabdeckung 94. Diese
Fügestellen werden bevorzugt als stoffschlüssige Fügestellen ausgebildet, die beispielsweise im Wege des Ultraschallschweißens hergestellt werde können. In der in Figur 6 dargestellten Ausführungsvariante sind die Heizdrähte 74 thermisch durch Vergießen oder durch Vergussmaterial von einer
Kunststoffumspritzung 76 umgeben oder können beispielsweise über die in Zusammenhang mit Figur 4 dargestellte Folie 84 umgeben sein, die bei Zufuhr von Wärme expandiert und Montage- bzw. Luftspalte schließt.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich,, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Versorgungsmodul (10) zur Förderung eine Betriebs-/Hilfsstoffes eines Abgasnachbehandlungssystems mit einem Trägerkörper (24), an dem ein Förderaggregat (16) und ein Filter (12) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerkörper (24) ein topfförmiges Heizelement (56) angeordnet ist, welches ein Reservoir (66) für den Betriebs-/Hilfsstoff bildet.
2. Versorgungsmodul gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Heizelement (56) eine Topfwand (58) aufweist, die als Edelstahlband oder als Stahlband ausgeführt ist.
3. Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfwand (58) als
Kunststoffumspritzung (76) beschaffen ist, in die mindestens ein Heizdraht (74), ein Stanzgitter oder mindestens ein gezogenes Profil (82) oder eine bei einmaliger Erwärmung expandierte Folie (84, 88) zur Überbrückung von Montage- oder Luftspalten zur Verbesserung der thermischen Kontaktierung aufgenommen ist.
4. Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfwand (58) aus einem Stück Bandmaterial gefertigt und an einer Stoßfuge (60) gefügt ist.
5. Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfwand (58) als eine erste Topfhälfte (78) und als eine zweite Topfhälfte (80) ausgeführt ist und die beiden Topfhälften (78, 80) eine geschlossene Heizkammer bilden. Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfwand (58) des topfförmigen Heizelementes (56) in einer Topfhöhe (72) ausgebildet ist, die im Wesentlichen einer Bauhöhe des Förderaggregates (16) entspricht, das von der Topfwand (58) umschlossen ist.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfwand (58) einen als
Kreissegment (52) ausgeführten Filterkörper (50) umschließt.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Krümmung des Kreissegments (52) einer Krümmung der Topfwand (58) und eine Höhe des Filterkörpers (50) im Wesentlichen einer Topfhöhe (72) entsprechen.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffumspritzung (76) der Topfwand (58) mindestens ein Stanzgitter eingelassen ist.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Topfhälften (78, 80) stoffschlüssig miteinander gefügt sind.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Heizkammer ein drahtförmiges Heizelement, ein Heizdraht, ein bandförmiges Heizelement, ein gezogenes Profil (82) oder ein Stanzgitter eingelassen ist, welches von einer Kunststoffumspritzung (76) umspritzt ist oder als gewickelter Heizdraht (74) eine Topfwand (58) des topfförmigen Heizelementes (56) umschließt.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Topfwand (58) des topfförmigen Heizelementes (56) mindestens ein Sensor, insbesondere ein
Temperatursensor (96) eingebettet ist. Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdrähte (74) oder ein
bandförmiges Heizelement oder ein gezogenes Profil (82) oder ein Stanzgitter im Inneren der Topfwand (58) des topfförmigen
Heizelementes (56) unter Einschluss einer wärmeexpandierenden Folie (84, 88) zur besseren thermischen Kontaktierung in die Topfwand (58) eingebettet sind.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdrähte (74) oder ein
bandförmiges Heizelement oder ein gezogenes Profil (82) oder ein Stanzgitter im Inneren der Topfwand (58) des topfförmigen
Heizelementes (56) mit einem Verguss zur besseren thermischen Kontaktierung in die Topfwand (58) eingebettet sind.
Versorgungmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (62) und an der Außenseite (64) der Topfwand (58) des topfförmigen Heizelementes (56) ein Filtermaterial (90) angeordnet ist.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizdraht (74) oder ein bandförmiges Heizelement oder ein gezogenes Profil (82) oder ein Stanzgitter sich durch die Topfwand (58) in 360° umlaufend durch das topfförmige Heizelement (56) erstreckt.
Versorgungsmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Heizelement (56) mit dem Filtermaterial (90) eine Heizer- Filter- Kombination darstellt.
Verwendung des Versorgungsmodules (10) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 17 in einem Abgasnachbehandlungssystem zur Förderung und Beheizung eines gefrierfähigen Betriebs-/Hilfsstoffes, insbesondere eines Reduktionsmittels wie Harnstoff oder einer Harnstoff- Wasser- Lösung.
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