DE102012223087A1

DE102012223087A1 - Vorrichtung zur Entnahme eines gefrierfähigen Fluids aus einem Fluidtank sowie Fluidtank

Info

Publication number: DE102012223087A1
Application number: DE201210223087
Authority: DE
Inventors: Albrecht Oedekoven
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (3) zur Entnahme eines gefrierfähigen Fluids (2) aus einem Fluidtank (1) vorgeschlagen, mit wenigstens einem Heizkörper (15), wobei der Heizkörper (15) wenigstens ein keramisches Halteelement (17) aufweist. Des Weiteren wird ein Fluidtank mit einer solchen Fluidentnahmevorrichtung vorgeschlagen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Entnahme eines gefrierfähigen Fluids sowie einem Fluidtank nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Aus der DE 10 2010 062 982 ist es schon bekannt, ein Tankeinbaumodul mit einem Heizkörper zu versehen, der mit einer Kunststoffummantelung umspritzt ist, wobei die Heizung oberhalb eines Flüssigkeitsfilters angeordnet ist.
Weiterhin ist aus der DE 10 2010 029 594 bekannt, die Heizung alternativ zu einer Anordnung oberhalb eines Filterelements zwischen zwei Filterelementen anzubringen. Das Heizelement weist dabei ein Wärmeleitprofil auf, welches insbesondere ein Aluminiumspritzgussteil enthält.
Die DE 10 2011 006 105 beschreibt eine Funktionseinheit für einen Reduktionsmittel-Vorratstank, die eine beispielsweise unterhalb eines Reduktionsmittel-Filters angeordnete Heizung aufweist. Dabei ist ein Wärmeverteiler vorgesehen, der aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, hergestellt und mit Kunststoff umspritzt ist. Die Umspritzung mit Kunststoff schützt den Metall- bzw. Aluminiumkörper vor Korrosion.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fluidentnahmevorrichtung bzw. der erfindungsgemäße Fluidtank mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, daß zum Schutz vor Korrosion insbesondere im Falle einer wässrigen Harnstofflösung als Fluid keine Schutzschicht für das Halteelement einer Heizung benötigt wird. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß ein keramisches Haltelement als Press- oder Sinterteil in fast beliebiger Form kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus lägen selbst für den Fall, daß zur elektrischen Isolierung eines Heizelements eine zusätzliche Glasschicht vorgesehen wäre, die Wärmeleitfähigkeiten der Keramik (z.B. 8 bis 70 W/mK) und der zusätzlichen Glasschicht (z.B. 0,8 bis 1,5 W/mK) höher als im Falle der Verwendung einer Kunststoffumspritzung eines beispielsweise metallenen Halte- bzw. Wärmeleitelements, welche beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von nur 0,6 W/mK aufweist. Dies ist auch von Vorteil, da sich dadurch eine wesentlich bessere Wärmeleitung von der Stelle der Wärmeerzeugung zu der Stelle der Wärmesenke ergibt, wodurch eine kürzere Auftauzeit bei Vorliegen eines eingefrorenen Fluids erreicht werden kann. Dies erleichtert die Gewährleistung einer kurzen Zeit bis zur Funktionsfähigkeit beispielsweise eines auf einem gefrierfähigen Fluid basierenden Abgasnachbehandlungssystems bei tiefen Temperaturen nach Start der zugeordneten Brennkraftmaschine, so daß auch diesbezügliche gesetzliche Anforderungen noch leichter erfüllt werden können. Dadurch, daß keine Kunststoffummantelung einer Heizung bzw. eines Wärmeleitelements bzw eines Halteelements mehr erforderlich ist, kann auch vermieden werden, daß sich durch eine etwaig beispielsweise von einem Aluminiumkörper ungewollt ablösende Kunststoffummantelung die Wärmeleitfähigkeit sich infolge sich zwischen Heiz- bzw. Wärmeleitkörper und Kunststoffumspritzung bildender Luftpolster zusätzlich verschlechtern könnte, da Luft nur eine Wärmeleitfähigkeit von 0,03 W/mK aufweist. Des Weiteren kann der Heizkörper infolge der verbesserten Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmeübertragung auf das aufzutauende Fluid kleiner bzw. mit einer kleineren Oberfläche ausgeführt werden, wodurch sich neben einer Platzersparnis eine deutliche Materialersparnis ergibt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Fluidentnahmevorrichtungen bzw. Fluidtanks möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Fluidtank mit einer innerhalb des Tanks angeordneten Vorrichtung zur Entnahme eines Fluids,
2 einen Heizkörper und
3 einen weiteren Heizkörper.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt einen Fluidtank 1 mit einem Tankdeckel 4 mit integrierter Belüftungsöffnung. In dem Tank befindet sich eine wässrige Harnstofflösung 2 als gefrierfähiges Fluid. Im Bereich des Tankbodens 27 ist eine Fluidentnahmevorrichtung 3 mit einer Förderpumpe 7 angeordnet. Die Förderpumpe ist ringförmig von einem Filterelement 5 der Fluidentnahmevorrichtung umgeben, wobei das Filtergehäuse 9 die Entnahmevorrichtung nach oben hin fluiddicht abdichtet. Unterhalb von Filterelement 5 und Förderpumpe 7 befindet sich ein Heizkörper 15, der eine mit einem elektrischen Heizstrom beaufschlagbare Leiterbahn 19 aufweist, die auf einem keramischen Halteelement 17 des Heizkörpers angeordnet ist. Die Leiterbahn 19 ist mit einer Isolationsschicht 21 aus Glas bedeckt, die flächig auf der Seite des keramischen Halteelements 17 aufgetragen ist, auf der die Leiterbahn liegt. Das aus Aluminiumoxid oder aus Siliziumnitrid gefertigte keramische Halteelement 17 wird von einem Stützelement 23 getragen, welches an einem darunter angeordneten Bodenelement 25 befestigt ist. Das Bodenelement 25 ist über eine fluiddichte Schweißverbindung 26 mit dem Tankboden 27 verbunden, der in der Form eines Tanksumpfes ausgebildet ist. Die Fluidentnahmevorrichtung umfaßt das Bodenelement, den Heizkörper, das Filterelement, die Förderpumpe und das Filtergehäuse.
Die Arretierung bzw. Verbindung des Filtergehäuses, des Filterelements und der Förderpumpe relativ zu bzw. mit dem Heizkörper und/oder dem Bodenelement ist nicht näher dargestellt, sie erfolgt in der Weise, dass zum einen die Förderpumpe seitlich über die nahe des Heizkörpers 15 im unteren Bereich des Filterelements 5 angeordnete Ansaugstelle 11 der Förderpumpe ausschließlich wässrige Harnstofflösung 2 ansaugen kann, welche bereits das ringförmige Filterelement 5 durchströmt hat. Durch die Nähe der Ansaugstelle bzw. des Ansaugrohrs 11 zum Heizkörper ist außerdem ein schnelles Auftauen des Ansaugrohrs gewährleistet. Zum anderen ist die Förderpumpe so relativ zum ringförmigen Heizkörper und dessen plattenförmig ausgebildetem keramischen Halteelement 17 angeordnet, daß der druckseitige Ausgang 13 der Förderpumpe durch den vom Heizkörperring umgebenen Bereich nach unten zum Bodenelement geführt werden kann. Der Ausgang 13 durchstößt dabei, fluiddicht abgedichtet, das Bodenelement 25, so daß mittels der Fluidentnahmevorrichtung 3 aus dem Fluidtank 1 gefördertes Fluid über den unteren Tankbereich aus dem Tank herausgeführt werden kann. Durch das Bodenelement 25 hindurch sind auch die elektrischen Anschlüsse 29 des Heizkörpers 15 bzw. der Leiterbahn 19 geführt, umgeben von einer fluiddichten Abdichtung 31, welche im Falle der Verwendung einer Abdichtung aus Gummi die unterschiedlichen Nachgiebigkeiten von dem Kunststoff des Tankbodens 27 und der Glaskeramik der die elektrischen Messerkontakte 29 umgebenden keramischen Kontaktdurchführung des Heizkörpers 15 ausgleichen kann.
In einer abgewandelten Ausführungsform kann der Heizkörper 15 bzw. das keramische Halteelement 17 auch eine andere Form als die dargestellte Ringform haben, beispielsweise eine halbkreisförmige oder rechteckige Form, angepaßt an die geometrischen Verhältnisse im vorgesehenen Tank und an die Ausformungen des verwendeten Filters bzw. der verwendeten Förderpumpe.
In einer weiteren abgewandelten Ausführungsform ist auch eine Anordnung des Heizkörpers bzw. des keramischen Halteelements im Inneren eines Filters bzw. zwischen zwei, beispielsweise nach Einbringung des Heizkörpers zusammengefügten, insbesondere zusammengeschweißten, Filterelementen vorsehbar. Eine Durchführung der Heizdrahtanschlüsse durch die Filtergehäusewand muß in diesem Fall fluiddicht ausgeführt werden.
2 zeigt eine Draufsicht 40 auf den bereits in der 1 dargestellten Heizkörper 15, ohne Abbildung der Glasschicht 21. Die Leiterbahn 19 weist auf dem keramischen Halteelement 17 eine spiralförmige Anordnung 41 auf. Die metallische elektrische Leiterbahn wurde mittels Siebdruck auf den keramischen Träger aus Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid aufgebracht.
Teile der Leiterbahn können alternativ aus einer Keramik mit einem positiven Temperaturkoeffizienten bestehen, um eine Eigensicherheit der Heizung bereitzustellen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann eine Temperaturregelung mittels eines Temperatursensors vorgesehen sein, der mit eigenem Anschluß für ein entsprechend ausgerüstetes Steuergerät auf dem keramischen Halteelement 17 beispielsweise ebenfalls in Siebdrucktechnik aufgedruckt wird.
3 zeigt eine Draufsicht 45 auf einen alternativen Heizkörper, mit einer mäanderförmigen Anordnung 46 der Leiterbahn 19.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010062982 [0002]
DE 102010029594 [0003]
DE 102011006105 [0004]

Claims

Vorrichtung (3) zur Entnahme eines gefrierfähigen Fluids (2) aus einem Fluidtank (1), mit wenigstens einem Heizkörper (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) wenigstens ein keramisches Halteelement (17) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (17) plattenförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (17) aus Siliziumnitrid oder aus Aluminiumoxid besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) unterhalb wenigstens eines Filterelements (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) unterhalb einer Förderpumpe (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (7) von dem Filterelement (5) umgeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansaugstelle (11) der Förderpumpe nahe des Heizkörpers (15) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb des Heizkörpers (15) mindestens ein weiteres Filterelement befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) mindestens eine Leiterbahn (19) zur Führung eines elektrischen Heizstroms umfaßt, wobei die Leiterbahn (19) in einer Siebdrucktechnik auf dem Halteelement (17) aufgebracht worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn mit einer Isolationsschicht (21), insbesondere einer auf das Halteelement aufgebrachten Glasschicht, bedeckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (19) zumindest teilweise, insbesondere abschnittsweise, aus einem keramischen Material, insbesondere einem keramischen Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, gefertigt ist.
Fluidtank (1) mit einer Vorrichtung (3) zur Entnahme eines gefrierfähigen Fluids nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fluidtank nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (3) im Bereich eines Bodens (27) des Fluidtanks (1) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (3) ein unterhalb der Heizung angeordnetes Bodenelement (25) aufweist, welches mit dem Boden (27) des Fluidtanks fluiddicht verbunden (26) ist.