DE102017222471A1

DE102017222471A1 - Anordnung zur Bevorratung eines gefrierfähigen Fluids

Info

Publication number: DE102017222471A1
Application number: DE102017222471.1A
Authority: DE
Inventors: Guenter Keusen; Juergen Hanneke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Anordnung (1) zur Bevorratung eines gefrierfähigen Fluids (15), insbesondere eines Reduktionsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, mit einem Vorratsbehälter (3) für das Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß eine Venturi-Anordnung (20, 200, 210) innerhalb des Vorratsbehälters (3) vorgesehen ist, so daß durch Beaufschlagung der Venturi-Anordnung (20, 200, 210) mit dem Fluid (15) Fluid aus dem Vorratsbehälter über mindestens eine Venturi-Ansaugöffnung (34, 340, 341) angesaugt und innerhalb des Vorratsbehälters umgewälzt (24) werden kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Bevorratung eines gefrierfähigen Fluids nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Es ist schon aus der EP1841956 bekannt, eine wässrige Harnstofflösung aus einem Tank mittels eines Fördermoduls herauszupumpen und seiner bestimmungsgemäßen Aufgabe der Abgasnachbehandlung zuzuführen. Dabei ist es auch bereits bekannt, einen Rücklauf in den Tank vorzusehen und diesen Rücklauf mit einem Druckregler bzw. einem Rückschlagventil auszustatten, wodurch eine Drosselwirkung im Bereich der Rücklaufleitung erzielt wird.
Aus der DE102015219161 ist es bereits bekannt, ein Fluid-Versorgungsmodul in einem Bodenbereich eines Tanks anzuordnen, wobei das Versorgungsmodul eine Pumpe trägt, die über ein Ansaugöffnung und einen Rücklauf mit dem Fluid im Tank kommuniziert.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Bevorratung eines gefrierfähigen Fluids mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer verbesserten Durchmischung des Fluids. Als weiterer besonderer Vorteil ist anzusehen, daß eine verbesserte Wärmeverteilung erreicht wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei Inbetriebnahme der Tankanordnung das Fluid jedenfalls teilweise eingefroren ist und erst durch eine Heizanordnung verflüssigt werden muß. Die von der Heizanordnung bereitgestellte Wärme kann durch die erfindungsgemäße Anordnung durch Umwälzen einer bereits vorhandenen flüssigen Phase des Fluids besser im Tank verteilt werden, um schnell ein großvolumiges Auftauen des Fluids zu gewährleisten, ohne großflächige bzw. großvolumige Heizelemente vorsehen zu müssen, die einerseits kostenaufwendig sind und andererseits unter Umständen an individuelle Tankformen angepaßt werden müssen.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Anordnung zur Bevorratung möglich.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Anordnung zur Bevorratung eines Fluids,
2 eine weitere Anordnung zur Bevorratung eines Fluids,
3 eine Venturi-Anordnung und
4 eine weitere Venturi-Anordnung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Anordnung 1 zur Bevorratung eines gefrierfähigen Fluids mit einem Vorratsbehälter 3. Das im Vorratsbehälter befindliche Fluid 15, eine wässrige Harnstofflösung, wird über eine Ansaugleitung 5, deren Ansaugöffnung 7 in das Fluid im Vorratsbehälter eingetaucht ist, mittels der Pumpe 6 angesaugt und stromabwärts der Pumpe über eine Auslaßleitung 9 zu einem nicht näher dargestellten Dosiermodul befördert, welches den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine zur Entstickung des Abgases mit dem Fluid beaufschlagt. Eine Rücklaufleitung 11 zweigt von der Auslaßleitung 9 ab und führt zum Vorratsbehälter zurück. Die Rücklaufleitung weist ein Drosselelement 13 zur kontrollierten Rückführung überschüssigen Fluids in den Vorratsbehälter auf.
Bei der beschriebenen hydraulischen Konfiguration kann die Pumpe kontinuierlich betrieben werden, auch wenn das Dosiermodul die Auslaßleitung verschlossen läßt. Vom Dosiermodul nicht benötigte Fluidmengen werden in den Tank zurückgefördert. Der erforderliche Einspritzdruck am Dosiermodul in den Abgastrakt hinein wird durch Aufstauung des Rücklaufs mit Hilfe des Drosselelements 13 erreicht.
Alternativ kann sich, ohne Änderung des hydraulischen Prinzips, ein Fluid-Versorgungsmodul bzw. Fördermodul, welches die Pumpe und die Rücklaufleitung samt Drosselement in einem integrierten Aufbau enthalten kann, auch innerhalb des Vorratsbehälters befinden, d.h. vollständig unterhalb des Fluidspiegels angeordnet sein. Dabei kann das Versorgungsmodul in einem Bodenbereich 26 des Vorratsbehälters integriert bzw. fluiddicht eingebaut sein, wie aus der DE102015219161 bekannt.
Eine nicht näher dargestellte Heizung, die auch in dem genannten Fluid-Versorgungsmodul integriert sein kann, dient zur Verflüssigung gefrorenen Fluids.
2 zeigt vergrößert eine Venturi-Anordnung 20, welche sich im Vorratsbehälter 3 nahe des Tankbodens 26 befindet und in einer wässrigen Harnstofflösung eingetaucht ist. Der Venturi-Anschlußbereich 22 ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem Rücklauf 11 verbunden, wie er im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist. Der Venturi-Anschlußbereich 22 der Venturi-Anordnung 20 geht stromabwärts in den Düsenbereich 28 über, der in dem Rohr 32 mit der Auslaßöffnung 30 mündet. Aufgrund des im Düsenbereich 28 sich ausbildenden Unterdrucks beim Beaufschlagen des Anschlußbereichs 22 mit Fluiddruck wird über die mit dem Düsenbereich ebenfalls verbundene Venturi-Ansaugöffnung 34 Fluid bzw. wässrige Harnstofflösung aus dem Vorratsbehälter angesaugt und zusammen mit der über den Anschlußbereich 22 in die Venturi-Anordnung 20 eingebrachten Harnstofflösung über die Auslaßöffnung 30 ausgestoßen. Dies führt zu einer Umwälzung 24 im Vorratsbehälter, welche eine rasche Wärmeverteilung im Vorratsbhälter unterstützt, insbesondere eine Verteilung von Wärme, die von einer Heizung stammt, die beispielsweise zusammen mit der Venturi-Anordnung, der Rücklaufleitung und der Pumpe in einem Fluid-Versorgungsmodul integriert ist, welches in nicht dargestellter Weise im Tankboden eingebaut sein kann.
Idealerweise ist der Druckverlust der Düse 28 so bemessen, dass die Düse selbst die Funktion der in 1 dargestellten Drosselstelle 13 übernimmt und so ein separates Drosselelement in der Rücklaufleitung entfallen kann. Dem Venturi-Prinzip entsprechend saugt also die an einer Engstelle beschleunigt strömende Rücklaufmenge weitere Harnstofflösung aus dem mit dieser Engstelle hydraulisch verbundenen Bereich an. Der Abstand zwischen der Ausströmöffnung 30 und der Venturi-Ansaugöffnung 34 sowie das Verhältnis von Ausströmrate zu Ansaugrate können so bemessen werden, dass sich große Wirbel bzw. Kreislaufströmungen im Tank ausbilden. Der Effekt ist unabhängig davon, ob sich die Pumpe bzw. das Fluid-Versorgungsmodul bzw. Fördermodul innerhalb oder außerhalb des Tanks befindet. Die Venturi-Düse kann sich an einer beliebigen Position im Tank befinden, vorteilhafterweise jedoch am Tankboden, um die Strömungseffekte auch bei fast leerem Tank noch nutzen zu können. Da sowohl die Pumpe mit der Ansaugöffnung 7 gemäß 1 als auch die Venturi-Anordnung 20 mit dem Venturi-Anschlussbereich 22 eine Ansaugstelle haben, kann die dreidimensionale Umwälzung der Flüssigkeit im Vorratsbehälter noch komplexer und großräumiger als in 2 skizziert sein.
3 zeigt eine alternative Venturi-Anordnung 200. Je nach Tankform und gewünschter Umwälzströmungsführung kann der axiale Auslass bzw. das Rohr 32 um zusätzliche, radiale Auslässe bzw. Öffnungen 40 ergänzt werden.
4 zeigt eine weitere alternative Venturi-Anordnung 210, welche mehrere Venturi-Ansaugöffnungen 340 und 341 und mehrere Auslaßöffnungen 30 und 300 aufweist. Hierbei wird im Beispiel die Auslaßöffnung 300 durch eine endständige Öffnung eines Auslaßrüssels 60 gebildet, welcher vom Rohr 32 abkragt. Ferner werden im Beispiel die Ansaugöffnungen 340 und 341 durch endständige Öffnungen von Ansaugrüsseln 50 bzw. 51 gebildet, welche gemäß des Venturi-Prinzips mit dem Düsenbereich 28 kommunizieren. Im Unterschied zur Anordnung nach 1, bei der eine Ansaugung in einem Bereich konzentrisch um den Venturi-Anschlußbereich herum erfolgt, können so von der Venturi-Anordnung entferntere Bereiche in die Ansaugung einbezogen werden. Es sind Varianten mit mehreren Ansaug- und Auslasspositionen möglich, so dass Menge und Richtung der Umwälzströmungen noch besser an die Tankform, die zu erwartende Einfrierrichtung und die gewünschte Auftaupriorität angepasst werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1841956 [0002]
DE 102015219161 [0003, 0010]

Claims

Anordnung (1) zur Bevorratung eines gefrierfähigen Fluids (15), insbesondere eines Reduktionsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, mit einem Vorratsbehälter (3) für das Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß eine Venturi-Anordnung (20, 200, 210) innerhalb des Vorratsbehälters (3) vorgesehen ist, so daß durch Beaufschlagung der Venturi-Anordnung (20, 200, 210) mit dem Fluid (15) Fluid aus dem Vorratsbehälter über mindestens eine Venturi-Ansaugöffnung (34, 340, 341) angesaugt und innerhalb des Vorratsbehälters umgewälzt (24) werden kann.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturianordnung (20, 200, 210) nahe oder auf Höhe des Tankbodens (26) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (6) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, über eine Pumpen-Ansaugöffnung (7) das Fluid (15) anzusaugen und zu einem Dosiermodul zu befördern, daß stromabwärts der Pumpe (6) eine Rücklaufleitung (11) in den Vorratsbehälter (3) abzweigt und daß die Venturi-Anordnung (20, 200, 210) zur Beaufschlagung mit dem Fluid (15) mit der Rücklaufleitung (11) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsenbereich (28) der Venturi-Anordnung (20, 200, 210) eine Drosselfunktion für die Rücklaufleitung (11) übernimmt.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (6) und die Venturi-Anordnung (20, 200, 210) Bestandteil eines Fluid-Versorgungsmoduls sind, welches in einem Bodenbereich (26) des Vorratsbehälters eingebracht ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßöffnung (30) der Venturianordnung eine endständige Öffnung eines Rohrs (32) ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (32) mindestens eine radiale Öffnung (40) aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturi-Anordnung (210) mehrere Venturi-Ansaugöffnungen (340, 341) aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturianordnung (200, 210) mehrere Auslaßöffnungen (30, 40; 30, 300) aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (15) eine wässrige Harnstofflösung ist.