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Die
Erfindung betrifft einen heizbaren Flüssigkeitsbehälter
aus Kunststoffmaterial, z. B. thermoplastischen Kunststoffen wie
Polyethylen (PE), vernetztem Polyethylen (XPE), Polypropylen (PP),
Polyamid 6, 11 oder 12 (PA 6, 11 oder 12) oder dgl., insbesondere
zur Aufnahme von Wasserharnstoffgemischen, mit einem Behälterinnenraum
und einem im Wesentlichen im Behälterinnenraum angeordneten Heizelement
mit zumindest zwei Anschlussenden.
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Um
die zunehmend restriktivere Limitierung der Emissionsgrenzwerte
für Verbrennungskraftmaschinen insbesondere in Kraftfahrzeugen
zu erfüllen, existieren verschiedene Verfahren zur Abgasnachbehandlung.
Problematisch ist dabei insbesondere die Nachbehandlung von dieselmotorischen
Abgasen, da hier die Motorbetriebsbedingungen mit Lambda deutlich
größer eins keine gleichzeitige reduktive und oxidative
Nachbehandlung erlauben. Zur Reduktion der im Abgas enthaltenen
Stickoxide (NOx) werden daher u. a. Katalysatoren für eine
selektive katalytische Reduktion (SCR) der Stickoxide eingesetzt.
Als weitere Komponente für die am Katalysator ablaufende
Reaktion muss jedoch Ammoniak beigemischt werden.
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In
der Regel wird der Ammoniak durch das Einspritzen einer 32,5%igen,
wässrigen Harnstofflösung aus einem Vorratstank
im Fahrzeug eingebracht. Diese Harnstofflösung wird von
der Industrie einheitlich mit AdBlue® oder
in den USA als Diesel Exhaust Fluid (DEF) bezeichnet und ist in
ihrer Zusammensetzung in der DIN 70070 beschrieben.
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Da
der Gefrierpunkt dieser Harnstofflösung bei etwa –11°C
liegt, besteht jedoch jahreszeit- und regionsabhängig die
Gefahr des Einfrierens der Lösung im Tank des Fahrzeuges.
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Gattungsgemäße
Flüssigkeitsbehälter weisen aus diesem Grund ein
Heizelement auf, das in dem Flüssigkeitsbehälter
angeordnet ist und das Einfrieren bzw. die dem vollständigen
Gefrieren vorangehende Versulzung des Harnstoffes vermeidet sowie
das Auftauen der gefrorenen Harnstofflösung beim Kaltstart
ermöglicht.
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Aus
der
GB 2 339 010 A ist
ein gattungsgemäßer heizbarer Tank aus Kunststoff
bekannt, bei dem im Inneren eine Heizwendel angeordnet ist, deren
Heizmittel- ein- und auslässe zur Außenseite des Tanks
austreten. Die Heizwendel ist innerhalb des Tanks frei tragend ausgebildet.
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Die
GB 2 136 098 A offenbart
einen durch ein Rotationsschmelzverfahren hergestellten heizbaren Tank
aus Kunststoff mit einer Heizspirale. Die Heizspirale ist vollständig
freitragend innerhalb des Tanks ausgebildet. Die Befestigung der
Heizspirale innerhalb des Tanks geschieht über Verbinder,
die in die Seitenwände des Wassertanks integriert sind.
Die im Tank angeordnete Heizspirale tritt an zwei Stellen aus dem
Tank heraus, wo sie durch eine Klemmverbindung von den Verbindern
in Form von Plastikschläuchen gehalten wird. Diese werden
im Fertigungsprozess in die Seitenwand des Tanks eingeschmolzen
und besitzen ein zur Außenseite des Tanks hervorstehendes
Außengewinde, an dem Leitungen zur Wärmemittelzufuhr
bzw. Wärmemittelabfuhr angeschlossen werden können.
Nachteilig bei einer derartigen Konstruktion ist jedoch, dass zur Versorgung
der Heizspirale zwei abzudichtende Bereiche in Form von Öffnungen
in der Außenwand des Tanks entstehen. Derartige Öffnungen
bringen grundsätzlich die Gefahr einer Leckage mit sich.
Darüber hinaus sind die einzelnen Leitungen der Heizspirale
in direktem Kontakt zur Kunststoffaußenwand des Tanks angeordnet,
was dazu führt, dass wärmebedingte Materialausdehnungen,
insbesondere der Heizspirale auf das Kunststoffmaterial des Tanks
wirken und die grundsätzliche Gefahr einer Leckage verstärken.
Hinzu kommt, dass die Heizspirale während des Fertigungsprozesses
von den Verbindern gehalten wird, während diese in die
Seitenwand eingeschmolzen werden. Nach dem Fertigungsprozess ist
ein Bewegen der Heizspirale gerade bei ggf. auftretenden Wartungsarbeiten
oder im Rahmen von notwendigen optischen Kontrollen des Tanks oder der
Heizspirale nicht mehr möglich.
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Aus
der
EP 1 640 577 B1 ist
ein heizbarer Kunststofftank bekannt, bei dem Heizmitteleinlass und
Heizmittelauslass einer Heizwendel, die in den Tank hineinragt,
im unteren Tankbereich an der Kunststoff-Tankwand von Kunststoff
umsintert sind. Die Heizwendel ist dadurch unbeweglich im Tank fixiert.
Auch hier besteht die Gefahr einer Leckage an den Befestigungsstellen
der Heizwendel.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mit einem Temperierungssystem
ausgestatteten Flüssigkeitsbehälter vorzuschlagen,
der unter allen Betriebsbedingungen dicht ist und einen hohen Wirkungsgrad
hinsichtlich der Heizleistung aufweist, wobei die Heizleistung auch
bei komplexen Strukturen des Flüssigkeitsbehälters
eine optimale Temperierung der Flüssigkeit gewährleisten
soll.
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Diese
Aufgabe wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Flüssigkeitsbehälter
eine vorzugsweise runde Öffnung aufweist, durch die sich beide
Anschlussenden des Heizelementes erstrecken. Im Bereich der Anschlussenden
weist das Heizelement einen Flansch auf oder ist an einem solchen
lösbar angebracht, wobei dieser Flansch an der Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters befestigt ist. Dadurch,
dass der Flüssigkeitsbehälter lediglich eine Öffnung
zur Durchführung der beiden Anschlussenden des Heizelementes
aufweist, wird die Anzahl der benötigten Öffnungen
für das Heizelement im Vergleich zu gattungsgemäßen
Behältnissen mindestens um die Hälfte reduziert.
Folglich wird auch die Gefahr einer Leckage halbiert.
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Darüber
hinaus steht das Heizelement nicht in direktem Kontakt mit der Wand
des Flüssigkeitsbehälters, weil es über
den Flansch, der an die Außenseite des Flüssigkeitsbehälters
montiert wird, mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden
ist. Infolge dessen wird die Wärmeleitung in die Wände
des Flüssigkeitsbehälters minimiert. Es findet
lediglich ein Wärmeübergang in den Flansch statt,
was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Heizsystems des
Flüssigkeitsbehälters beiträgt. Ferner
vermeidet eine derartige Entkopplung des Heizelementes von der Seitenwand
des Behälters auch, dass Materialausdehnungen des Heizelementes
die Dichtheit des Behälters beeinträchtigen oder
die Tankwand derart erwärmen, dass Dichtungsprobleme auftreten.
Vorzugsweise wird das gesamte Heizelement freitragend in dem Flüssigkeitsbehälter
durch den Flansch getragen, so dass das Heizelement an keiner Stelle in
direktem Kontakt mit dem Flüssigkeitsbehälter steht
bzw. in irgendeiner Art und Weise im Inneren des Behälters
abgestützt wird. Generell ist es jedoch auch möglich,
die Heizwendel am Tank durch geeignete Mittel, wie bspw. Füße
oder Halterungen abzustützen, in oder auf die die Heizwendel
abgesenkt bzw. eingelegt wird. Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung,
dass die Heizwendel bspw. durch Federelemente im Tank gefedert abgestützt
ist. Auftretende Spannungen können so kompensiert werden.
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Das
garantiert eine vollständige Umströmung des Heizelementes
mit der zu temperierenden Flüssigkeit, was sich sehr effizient
auf die Erwärmung der Flüssigkeit auswirkt. Die
Befestigung über den Flansch bringt weiterhin den Vorteil
mit sich, dass ein Behälter bei verschiedenen Vorgaben
hinsichtlich des Anschlusses an das Heizelement verwendet werden
kann. Lediglich der Flansch und das Heizelement werden dann typenspezifisch
adaptiert, können jedoch grundsätzlich in verschiedenen
Behältern Verwendung finden. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass
der Flansch an dem Behälter befestigbar ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Behälter
aus einem Kunststoffmaterial mittels eines Rotationsschmelzverfahrens hergestellt
werden. Der Behälter wird somit als einstückiger
Hohlkörper hergestellt, wodurch dauerhaft und zuverlässig
vermieden wird, dass Leckstellen an Elementen auftreten, die zum
Verschließen des Behälters zusammengefügt
wurden. Durch die einstückige Ausbildung ist die Dichtheit
des Behälters auf lange Zeit gewährleistet. Ebenso
ermöglicht die Herstellung durch ein solches Verfahren
einen Behälter mit geringen Toleranzen und weitestgehend
einheitlicher Wandstärke. Insbesondere mit Hinblick auf
die räumliche Gestaltung erweist sich diese Ausführungsform
als vorteilhaft. Sie ermöglicht die Integration von wärmeeffizienten
komplexen Heizelementstrukturen in ebenso komplexen Flüssigkeitsbehälterformen.
Das bringt insbesondere vor dem Hintergrund restriktiver Packageanforderungen
im Fahrzeugbau erhebliche Vorteile mit sich. Zur effektiven Ausnutzung
der Wärmeleistung ist auch vorgesehen, dass das Heizelement
nicht integral mit der Behälterwand verbunden oder von
dessen Kunststoff unmittelbar umschmolzen ist.
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Vorzugsweise
ist das Heizelement mit dem Flansch lösbar an dem Flüssigkeitsbehälter
befestigt. Auf diese Weise ist es möglich, die Heizwendel
in dem Flüssigkeitsbehälter zu bewegen und den
Innenraum des Flüssigkeitsbehälters für
Reparaturen bzw. Wartungsarbeiten oder aber auch optische Kontrollen
des Behälters oder des Heizelementes zugänglich
zu machen.
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Eine
weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Öffnung
und/oder das Heizelement derart ausgebildet sind, dass das Heizelement nicht
durch die Öffnung einführbar oder entnehmbar ist.
Insbesondere bei einem Flüssigkeitsbehälter, der mittels
eines Rotationsschmelzverfahrens hergestellt ist, ist das Heizelement
zwar innerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet,
wird aber durch den Flansch an der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters befestigt.
Das bedeutet, dass auch bei komplexen Strukturen des Flüssigkeitsbehälters
und damit des Heizelementes lediglich eine kleine Öffnung
notwendig ist, durch die die Anschlussenden des Heizelementes herausragen.
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Idealerweise
ist der Flüssigkeitsbehälter nach einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung derartig ausgebildet, dass
er Mittel zur Befestigung des Flansches aufweist. Ein derartiges
Befestigungsmittel kann beispielsweise ein in den Kunststoff bereits
während des Herstellungsprozesses eingebrachter bzw. eingeschmolzener
Befestigungsflansch sein. Dieser kann wiederum Mittel zur Befestigung
des Flansches des Heizelementes aufweisen, wobei bevorzugt lösbare
Befestigungsmittel, wie beispielsweise um die Öffnung herum
angeordnete Innengewinde, vorgesehen sind.
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In
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es auch möglich,
derartige Befestigungsmittel, wie bspw. Innengewinde oder Rastverbindungen bereits
während des Herstellungsprozesses in die Tankwand zu integrieren.
Derartige Vorrichtungen ermöglichen generell die unkomplizierte
und einfache Befestigung des Heizelementes bzw. des Flansches an
der Außenwand des Flüssigkeitsbehälters.
Ebenso einfach kann für Wartungs- bzw. Reparaturarbeiten
diese Verbindung auch wieder gelöst werden, wodurch die
Heizwendel auf einfache Weise zugänglich wird.
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Die
Erfindung sieht weiterhin vor, dass das Mittel zur Befestigung des
Flansches als ein Stutzen ausgebildet ist. Der Flansch des Heizelementes
kann dann mittels einer Überwurfmutter, die sich durch
Gewindeeingriff oder eine Rastverbindung an dem Mittel zur Befestigung
des Flansches befestigen lässt, gegen den Stutzen oder
eine Dichtfläche des Stutzens verspannt werden. Vorzugsweise
wird zwischen dem Flansch und der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters wenigstens
ein Mittel zur Abdichtung angeordnet. Ein solches Mittel kann beispielsweise
ein Dichtring sein, wobei die Dichtung ein Austreten von Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter vermeidet.
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Eine
weitere Ausführungsform der Erfindung sieht die Anordnung
des Heizelementes im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters
vor. Die grundsätzlich aus dem Bodenbereich aufsteigende
Wärme wärmt so die gesamte Flüssigkeit
im Flüssigkeitsbehälter in effektiver Weise. Gleichzeitig
wird sichergestellt, dass die Flüssigkeit auch bei nur
teilweise gefülltem Behälter zuverlässig
erwärmt wird. Idealerweise besitzt das Heizelement dabei
eine verwundene Form wie beispielsweise eine Heizwendel oder eine
mäanderförmige Heizschlange, wodurch sich die
wärmeabgebende Oberfläche des Heizelementes vergrößert
und der Wärmeeintrag in die Flüssigkeit verbessert
wird.
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Zur
Einleitung von Wärme in das System kann vorgesehen sein,
dass das Heizelement als an eine Spannungsquelle angeschlossener
elektrischer Leiter ausgebildet ist oder einen solchen enthält.
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Als
Heizelement kann auch eine von einem Fluid durchströmte
Heizleitung vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist dieses Fluid
das von einer Verbrennungskraftmaschine erwärmte Kühlwasser
oder der erwärmte Rückfluss des Kraftstoffes.
Dadurch wird eine sehr einfache und insbesonders energiesparende
Möglichkeit zur Fluidversorgung des Heizelementes geboten,
wenn der Flüssigkeitsbehälter in Kraftfahrzeugen
wie beispielsweise Pkws oder Lkws Verwendung findet. Ebenso können
auch Schiffsdieselantriebe von einer derartigen Vorrichtung profitieren.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Flansch eine Befüllungs-/Entnahmeeinrichtung,
zum Leeren oder Befüllen des Flüssigkeitsbehälters
aufweist. Eine solche Einrichtung kann z. B. eine Öffnung
bzw. ein Durchlass in dem Flansch sein. Infolge dessen kann auf
eine weitere Öffnung in dem Flüssigkeitsbehälter,
in den die Flüssigkeit eingebracht werden müsste,
verzichtet werden. Folglich werden auch die Gefahren durch Leckage
erheblich gesenkt. Gleichzeitig wird so eine Möglichkeit
zur Kosteneinsparung geboten, da eine separate Befüllungs-/Entnahmeeinrichtung
entfällt.
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In
Weiterbildung der Erfindung sieht eine weitere Ausführungsform
vor, dass der Flansch des Heizelementes Vor- oder Vor- und Rücklaufanschlüsse
zur Entnahme bzw. Rückführung des Tankinhaltes aufweist.
Ebenso stellt die Integration weiterer Funktionselemente, wie z.
B. Füllstandsgeber, Temperaturmesser und Qualitätssensoren
eine weitere vorteilhafte Nutzung dieses Befestigungselementes dar, da
kosten- und zeitintensive Zusatzarbeiten bzw. Montagearbeiten an
dem Behälter vermieden werden können.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters
mittels Rotationsschmelzen. Bei einem derartigen Verfahren wird
das Heizelement über spezielle Formeinsätze in
einer auf Haupt- und Nebendrehachsen gelagerten Rotationsschmelzform befestigt.
Im Anschluss daran wird die Rotationsschmelzform mit einem Kunststoffwerkstoff
befüllt und in Rotation um Haupt- und Nebendrehachsen versetzt.
Anschließend wird Wärme in den Rotationsschmelzraum
eingetragen. Dies kann beispielsweise durch einen Ofen oder ein
Wärmegebläse erfolgen. Anders als bei herkömmlichen
Verfahren wird jedoch das Heizelement nicht fest in die Seitenwände
des Flüssigkeitsbehälters eingeschmolzen. Stattdessen können
besagte spezielle Formeinsätze von dem Kunststoff umgegeben
sein, sind aber idealerweise nicht fest mit dem Kunststoff verbunden,
sondern sind nach dem Schmelzprozess von dem Kunststoff lösbar.
Nach der Fertigung ist das Heizelement dann lose in dem Flüssigkeitsbehälter
angeordnet und wird, nach dem Abkühlen, mittels des Flansches
an der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters
fixiert.
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Ein
weiteres, vorteilhaftes Verfahren sieht die Herstellung eines Flüssigkeitsbehälters
vor, der zwei oder mehr Kunststoffschichten aufweist. Für
ein solches Verfahren sprechen sowohl Festigkeit- als auch Isolationsgründe,
aber auch eine hinreichende Widerstandsfähigkeit des Behälters
gegen die aufzunehmende Flüssigkeit. Bei diesem Rotationsschmelzverfahren
wird in einem ersten Schritt das Heizelement über spezielle
Formwerkzeuge in einem auf Haupt- und Nebendrehachsen gelagerten
Rotationswerkzeug befestigt. Anschließend wird die Rotationsschmelzform
mit einem ersten Kunststoffwerkstoff befüllt und in Rotation
um die Haupt- und Nebendrehachsen versetzt. Anschließend
wird Wärme in die Rotationsschmelzform eingetragen, wodurch eine
erste Schicht aus dem ersten Kunststoffwerkstoff entsteht. Anschließend
wird die Rotationsschmelzform wieder mit dem ersten oder einem weiteren
Kunststoffwerkstoff befüllt, wie im vorherigen Schritt
in Rotation um die Haupt- und Nebendrehachsen versetzt und Wärme
eingetragen. Diese Schritte werden für jede weitere Schicht
wiederholt. Dabei sieht auch dieses Verfahren in den einzelnen Schmelzstufen
jeweils vor, dass das Heizelement oder eine Durchführung
des Heizelementes nicht fest in die Seitenwände des Flüssigkeitsbehälters
eingeschmolzen wird.
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Durch
die Verwendung unterschiedlicher Kunststoffwerkstoffe, wie PE, geschäumtes
PE, XPE, PP, PA 6, 11 oder 12, für die einzelnen Schichten
können die Eigenschaften des Kunststoffbehälters
beispielsweise hinsichtlich Robustheit oder Resistenz gegenüber
verschiedenen Medien optimiert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden
alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung.
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Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch einen Flüssigkeitsbehälter nach
einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
Durchsicht des Flüssigkeitsbehälter aus 1,
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3 eine
Vorderansicht des Flüssigkeitsbehälters aus 1,
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4 ein
in einen Flüssigkeitsbehälter eingebrachtes Befestigungsmittel
mit Mitteln zur Befestigung eines Flansches nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
-
5 ein
in einen Flüssigkeitsbehälter eingebrachtes Befestigungsmittel
mit Mitteln zur Befestigung eines Flansches nach einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung und
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6 die
Befestigung des Flansches mit einer Überwurfmutter nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Der
in 1 dargestellte Flüssigkeitsbehälter 1 weist
einen Behälterinnenraum 2 auf, der durch seitliche
Wände 3, eine obere Behälterwand 4 sowie eine
untere Behälterwand 5 definiert wird. In einem schräg
ausgeführten Bereich der einen seitlichen Wand 3 weist
der Flüssigkeitsbehälter 1 eine Befüllungs-/Entnahmeöffnung 6 auf,
durch die Flüssigkeit in den Behälter 1 eingeführt
bzw. aus diesem entnommen werden kann. Ein Heizelement 7 ist
in der dargestellten Ausführungsform freitragend im Behälterinnenraum 2 angeordnet
und dient zur Temperierung der in dem Flüssigkeitsbehälter 1 aufbewahrten Flüssigkeit.
Alternativ ist auch eine Abstützung der Heizwendel im Behälterinnenraum 2 möglich.
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Wie 2 verdeutlicht,
ist in der oberen Behälterwand 4 eine vorzugsweise
runde Öffnung 8 vorgesehen. Das Heizelement 7 besteht
aus einem einteiligen, gewundenen Rohr mit zwei Anschlussenden 9a und 9b,
die z. B. als Zu- und Ablauf eines Temperierungsfluides oder als
Anschlüsse für ein elektrisches Heizsystem dienen
können. Erfindungsgemäß sind die Anschlussenden 9a, 9b bei
einem fluid-basierten Temperierungssystem zum Anschluss an den Kühlkreislauf
des Verbrennungsmotors geeignet.
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Wie 3 verdeutlicht,
liegen die Anschlussenden 9a, 9b außerhalb
des Flüssigkeitsbehälters 1. Ausgehend
von den außen liegenden Anschlussenden 9a, 9b erstreckt
sich der Hauptteil des Heizelementes 7 durch die Öffnung 8 im
Wesentlichen parallel zu den seitlichen Wänden 3 durch
den Behälterinnenraum 2 zur unteren Behälterwand 5 (vgl. 1 und 2).
Im unteren Bereich des Flüssigkeitsbehälters 1 erstreckt
sich das Heizelement 7 in einem horizontalen Abschnitt 10 im
Wesentlichen parallel zur unteren Behälterwand 5 hin
zu den seitlichen Wänden 3 in Form einer gewundenen
Heizwendel. Die gewundene Form der Heizwendel geht mit einer Vergrößerung
der Wärme abgebenden Fläche des Heizelementes 7 einher,
was den Wirkungsgrad des Temperierungssystems zusätzlich
steigert. Die Anordnung des gewundenen Abschnittes des Heizelementes 7 erzielt
infolge des Aufstieges der erwärmten Flüssigkeit
einen hohen Wirkungsgrad und ist zudem auch bei niedrigem Füllstand
des Tanks praktisch immer von zu temperierendem Medium umgeben.
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Der
breite horizontale Abschnitt 10 der Heizwendel 7 verhindert
jedoch, dass das Heizelement 7 durch die Öffnung 8 einzuführen
oder zu entnehmen ist. Der Flüssigkeitsbehälter 1 ist
um das Heizelement 7 in einem Rotationsschmelzverfahren geformt,
wobei sich das Heizelement 7 in der 2 lose und
vorzugsweise kontaktfrei in dem Flüssigkeitsbehälter 1 befindet.
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Im
Bereich der Anschlussenden 9a, 9b weist das Heizelement 7 einen
ringförmigen Flansch 11 außerhalb des
Flüssigkeitsbehälters 1 auf, welcher
fest oder lösbar mit dem Heizelement 7 verbunden
ist. Wie in 1 dargestellt, ist der Flansch 11 des
Heizelementes über der Öffnung 8 an der
Außenseite der oberen Behälterwand 4 befestigt.
Auf diese Weise schließt der Flansch 11 die Öffnung 8 und
schützt vor einem ungewollten Austritt der Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter 1. Die Verbindung
zwischen Flansch 11 und Flüssigkeitsbehälter 1 kann
mittels unlösbarer Kleb- oder Schweißverbindung
oder lösbarer Verbindung, wie einer Schraub- oder Rastverbindung
erfolgen, wobei vorgesehen ist, dass beispielsweise ein oder mehrere
Einsetzelemente mit Innengewinde oder Rastvorrichtung während
des Rotationsschmelzprozesses um die Öffnung 8 herum in
die Wand 4 integriert werden. Auf diese Weise kann der
Flansch 11 fest an den Flüssigkeitsbehälter 1 montiert
werden. Alternativ lässt sich die Befestigung auch über
in Kunststoff angeformte Elemente, wie Grundlöcher für
selbstschneidende Schrauben oder Stutzen mit Außengewinde
durchführen.
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Wie
die 1 und 2 verdeutlichen, werden bei
der Herstellung durch ein Rotationsschmelzverfahren das Heizelement 7 und
der Flansch 11 nicht mit dem Kunststoffwänden
des Behälters 1 integral verbunden bzw. in die
Wände eingeschmolzen. Das Heizelement 7 ist somit
an keiner Stelle von dem Kunststoff des Flüssigkeitsbehälters 1 umschlossen. Erfindungsgemäß kann
das Heizelement 7 im Bodenbereich des Behälterinnenraums 2 durch
Füße oder Halterungen abgestützt werden.
Befestigt wird das Heizelement 7 nach dem Herstellungsprozess über
den Flansch 11 an der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters 1.
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Anstatt
von den Kunststoffwänden des Flüssigkeitsbehälters 1 getragen
bzw. an diesen abgestützt zu werden, zeigen die 1 und 2 der
bevorzugten Ausführungsform, dass das Heizelement 7 infolge
dieses Verfahrens und der Montage mittels des Flansches 11 innerhalb
des Flüssigkeitsbehälters 1 freitragend angeordnet
ist und an keiner Stelle im Behälterinnenraum 2 abgestützt
wird. Auf diese Weise steht die gesamte Oberfläche des
Heizelementes 7 in Wärme austauschendem Kontakt
mit der zu temperierenden Flüssigkeit.
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Darüber
hinaus vermeidet die indirekte Kopplung des Heizelementes 7 an
den Flüssigkeitsbehälter 1 unerwünschtes
Lecken von Flüssigkeit, weil temperaturbedingte Materialausdehnungen
und Verzerrrungen des Heizelementes nicht auf die Behälterwände
wirken können.
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Ebenso
ist die erfindungsgemäße Befestigung über
den Flansch 11 des Heizelementes in der Lage, Materialausdehnungen
zu kompensieren und Wärmeleitung in die Behälterwände
zu minimieren, weil das Heizelement 7 nur indirekt mit
der oberen Behälterwand 4 über den Flansch 11 in
Kontakt steht.
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Variable
Möglichkeiten zur Befestigung des Flansches 11 an
dem Behälter zeigen die 4 und 5.
In 4 sind in das Befestigungsmittel 12, das
hier ein in den Kunststoff eingebetteter Befestigungsflansch ist,
mehrere Innengewinde 13 eingebracht, die um die Öffnung 8 herum
angeordnet sind. Mittels der Innengewinde 13 lässt
sich der Flansch 11 an dem Flüssigkeitsbehälter 1 befestigen.
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Alternativ
können, wie in 5 dargestellt ist, Rastelemente 14 an
dem Befestigungsmittel 12 vorgesehen sein. Diese sind hier
in der Öffnung 8 angeordnet, wo durch einfache
Verrastung der Flansch 11 an dem Befestigungsmittel 12 angebracht
werden kann. Die Rastelemente 14 müssen nicht
in der Öffnung 8 positioniert sein. Ebenso ist
es möglich, diese, ähnlich wie die Innengewinde 13 der 4,
um die Öffnung 8 herum anzuordnen.
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Eine
mögliche Befestigung des Flansches 11 an dem Flüssigkeitsbehälter
mittels eines separaten Befestigungselementes zeigt 5.
Hier ist das Befestigungsmittel 12 derart ausgebildet,
dass es einen sich nach außen erstreckenden Halsabschnitt 15 aufweist,
wodurch sich die Öffnung 8 hülsenförmig
ausbildet. Der Zu- und der Ablauf 9a, 9b des Heizelementes 7 erstrecken
sich durch die Öffnung 8. Auf diesen Halsabschnitt 15 des
Befestigungselementes 12 ist der Flansch 11 aufgesetzt
und mittels einer Überwurfmutter 16, die auf der äußeren
Seite des Halsabschnittes 15 über ein Gewinde
mit dem Befestigungselement 12 verschraubt ist, gegen das
Befestigungselement 12 verspannt. Statt eines Gewindes kann
die Überwurfmutter auch mittels einer schnell lösbaren
Rastverbindung an dem Befestigungselement befestigt werden. Zusätzlich
ist zwischen dem Flansch 11 und dem Befestigungsmittel 12 ein
Dichtring 17 vorgesehen, was einen unerwünschten
Austritt von Flüssigkeit vermeidet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flüssigkeitsbehälter
- 2
- Behälterinnenraum
- 3
- seitliche
Wände
- 4
- obere
Behälterwand
- 5
- unter
Behälterwand
- 6
- Befüllungs-/Entnahmeöffnung
- 7
- Heizelement
- 8
- Öffnung
- 9a,
9b
- Anschlussende
Zu-/Ablauf
- 10
- horizontaler
Abschnitt
- 11
- Flansch
des Heizelementes
- 12
- Befestigungsmittel
- 13
- Innengewinde
- 14
- Rastverbindung
- 15
- Stutzen
des Befestigungsmittels
- 16
- Überwurfmutter
- 17
- Dichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - GB 2339010
A [0006]
- - GB 2136098 A [0007]
- - EP 1640577 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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