DE102009029400B4

DE102009029400B4 - Fahrzeugtank

Info

Publication number: DE102009029400B4
Application number: DE102009029400.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Krause; Rainer Haeberer; Matthias Horn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2029-09-12
Also published as: DE102009029400A1

Abstract

Fahrzeugtank (10) zum Speichern von Flüssigkeit, umfassendeinen ein Tankvolumen (30) umschließenden Hauptbehälter (32),einen ein Teilvolumen (34) des Tankvolumens (30) umschließenden Innenbehälter (32),eine Fördereinrichtung (12) zum Fördern von gespeicherter Flüssigkeit aus dem Tankvolumen (30), wobei die Fördereinrichtung (12) eine erste Förderleitung (16a) aufweist, die außerhalb des Teilvolumens (34) in das Tankvolumen (30) mündet, sowie eine zweite Förderleitung (16b) aufweist, die in das Teilvolumen (34) mündet,dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Förderleitung (16a) eine Filtereinrichtung (52) zugeordnet ist, welche ein poröses Filtermaterial (56) aufweist, das von der Flüssigkeit benetzbar ist und eine Porengröße aufweist, die kleiner ist als die mittlere Größe von sich in der gespeicherten Flüssigkeit bildenden Gasblasen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugtank mit einem Hauptbehälter und einem ein Teilvolumen des Hauptbehälters umschließenden Innenbehälter.
Stand der Technik
Die DE 10 2008 010 105 A1 beschreibt ein Dosiersystem zum Dosieren eines schadstoffvermindernden Mediums in ein Abgas, insbesondere zum Einbringen eines Reduktionsmittels und/oder eines Reduktionsmittei-Vorläufers in das Abgas. Das Dosiersystem umfasst einen Vorratstank zum Bereitstellen des schadstoffvermindernden Mediums sowie ein Ansaugsystem zum Ansaugen des schadstoffvermindernden Mediums aus dem Vorratstank. Das Ansaugsystem umfasst mindestens zwei Ansaugsteilen. Das Dosiersystem weist weiterhin mindestens einen Schalter auf, welcher eingerichtet ist, um zwischen den mindestens zwei Ansaugsteilen umzuschalten.
Die DE 10 2007 028 480 A1 betrifft eine SCR-Vorrichtung mit mindestens einem ersten Vorratsbehälter für ein Reduktionsmittel und mindestens einer ersten Saugleitung, mit der das Reduktionsmittel dem ersten Vorratsbehälter entnommen werden kann. Um eine SCR-Vorrichtung zu schaffen, die auch dann zuverlässig betrieben werden kann, wenn ein Vorratsbehälter für Reduktionsmittel leer läuft oder leer zu laufen droht, und die dennoch einfach und kostengünstig herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass der ersten Saugleitung eine Ventileinrichtung zugeordnet ist, welche die erste Saugleitung teilweise oder vollständig verschließt, wenn ein Füllstand des Reduktionsmittels im ersten Vorratsbehälter einen Mindestwert wenigstens in etwa erreicht oder unterschreitet.
Aus der DE 10 2006 027 487 A1 ist ein Fahrzeugtank für eine wässrige Harnstofflösung, welche zur Reduzierung von Stickoxiden in den Abgasstrang von Brennkraftmaschinen injiziert werden soll, bekannt. Dieser Fahrzeugtank weist einen Hauptbehälter auf, der ein Tankvolumen umschließt. Von einer Oberseite des Hauptbehälters her ist ein ein Teilvolumen umschließender Innenbehälter eingesetzt. Der Innenbehälter enthält eine Heizung, mittels derer bei tiefen Au-ßentemperaturen in dem Teilvolumen befindliche gefrorene Harnstofflösung aufgetaut werden kann. Das Teilvolumen reicht vom oberen Rand des Tankvolumens durch die Mitte bis zum unteren Rand und ist bis auf einen in der Nähe des oberen Randes des Innenbehälters angeordneten Überlauf von dem übrigen Tankvolumen abgetrennt. Eine Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Tank umfasst eine erste Förderleitung, die in das Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters mündet, sowie eine zweite Förderleitung, die in das Teilvolumen mündet.
Im Normalbetrieb wird durch die Fördereinrichtung Flüssigkeit sowohl aus dem Teilvolumen als auch aus dem übrigen Tankvolumen (d.h. dem Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters) angesaugt. Überschüssige Flüssigkeit wird in das Teilvolumen zurück gefördert, und läuft ggf. über den Überlauf in das übrige Tankvolumen ab, so dass das Teilvolumen immer bis in Höhe des Überlaufs gefüllt bleibt („Schwapptopfprinzip“).
Bei dieser Anordnung tritt das Problem auf, dass prinzipbedingt sich in dem Teilvolumen befindliche Flüssigkeit nicht mehr aus dem Tank gefördert werden kann, sobald sich das Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters entleert hat, weil dann über die erste Förderleitung Luft gefördert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugtank der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass dann, wenn das Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters von Flüssigkeit entleert ist, sich aber noch Flüssigkeit in dem Teilvolumen befindet, die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Fahrzeugtank weiterhin möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Fahrzeugtank nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeugtank zum Speichern von Flüssigkeit mit einem ein Tankvolumen umschließenden Hauptbehälter, einem ein Teilvolumen des Tankvolumens umschließenden Innenbehälter, und einer Fördereinrichtung zum Fördern von gespeicherter Flüssigkeit aus dem Tankvolumen, wobei die Fördereinrichtung eine erste Förderleitung aufweist, die außerhalb des Teilvolumens in das Tankvolumen mündet, sowie eine zweite Förderleitung aufweist, die in das Teilvolumen mündet, ist der ersten Förderleitung eine Filtereinrichtung zugeordnet, welche ein poröses Filtermaterial aufweist, das von der Flüssigkeit benetzbar ist.
Ein Filtermaterial wird insbesondere dann als benetzbar angesehen, wenn die im Tank gespeicherte Flüssigkeit am Filtermaterial einen nur sehr kleinen Kontaktwinkel, insbesondere einen Kontaktwinkel von kleiner als etwa 25 Grad bildet. Besonders bevorzugt ist der Fall, in dem die im Tank gespeicherte Flüssigkeit gegenüber der Oberfläche des Filtermaterials ausgeprägte Kriecheigenschaften besitzt, d.h. die Benetzung vollständig ist, so dass einzelne an der Oberfläche der Filtermaterials anhaftende Tropfen der Flüssigkeit auseinanderlaufen und sich ein Überzug des Filtermaterials mit einem Flüssigkeitsfilm ergibt. Der Kontaktwinkel liegt in diesem Fall regelmäßig sogar in der Nähe von Null Grad und es kann gesagt werden, dass das Filtermaterial bezüglich der im Tank gespeicherten Flüssigkeit „fluidophile“ Eigenschaften besitzt.
Leert sich bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugtank das Tankvolumen, so sinkt der Flüssigkeitspegel im Tankvolumen (nicht jedoch in dem vom Innenbehälter umschlossenen Teilvolumen) ab, und es wird durch die erste Förderleitung ein Gemisch aus gespeicherter Flüssigkeit und eingeschlossenen Gasblasen gefördert, wobei der Gasblasentanteil zunehmend ansteigt. Dieses Gemisch gelangt jedoch nicht unverändert durch die Filtereinrichtung. Die immer noch geförderte Flüssigkeit lagert sich an den Porenwänden des Filtermaterials an, wobei sich aufgrund der Benetzbarkeit des Filtermaterials durch die Flüssigkeit einmal angelagerte Flüssigkeitstropfen an der Oberfläche des Filtermaterials ausbreiten. Es bildet sich an den Porenwänden des Filtermaterials ein Flüssigkeitsfilm aus in dem Tank gespeicherter Flüssigkeit aus, z.B. ein Wasserfilm. Dieser Film verkleinert den zur Verfügung stehenden Porenraum bzw. verschließt die Poren ganz. Wegen ihrer Oberflächenspannung haben sich in dem Flüssigkeits-/Gasgemisch bildende Gasblasen eine typische Mindestgröße. Sobald die Größe der Poren kleiner wird als die Mindestgröße der Gasblasen hindert der Flüssigkeitsfilm sich in dem Tankvolumen bildende Gasblasen am Passieren des Filters. Die Gasblasen lagern sich am Filtermaterial an, und verhindern in der Folge, dass weitere Gasblasen das Filtermaterial passieren. Es bildet sich eine „Gasdrossel“ aus.
Nach Ausbildung der Gasdrossel kann trotz eines bestehenden Saugdruckgefälles kein weiteres Gas, allenfalls über den Flüssigkeitsfilm noch in minimalem Umfang Flüssigkeit, durch die erste Förderleitung angesaugt werden. Die Förderung von Flüssigkeit aus dem Tank erfolgt zunehmend nurmehr über die zweite Förderleitung und damit aus dem Innenbehälter.
Der Innenbehälter trennt das Teilvolumen, abgesehen von einem Überlauf, von dem übrigen Tankvolumen ab, so dass - zumindest bis zur Höhe des Überlaufs - der Flüssigkeitspegel im Innenbehälter höher sein kann, und ab einem bestimmten Entleerungsgrad des Tankvolumens in der Regel auch höher ist, als im Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters. Damit kann, selbst bei entleertem Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters, über die zweite Förderleitung solange noch Flüssigkeit aus dem Tank gefördert werden, bis auch das vom Innenbehälter umschlossene Teilvolumen vollständig entleert ist.
Bei den Gasblasen hierbei handelt es sich in aller Regel hauptsächlich um Luftblasen. Wenn daher im Folgenden von Gasblasen die Rede ist, so versteht es sich dass in den meisten Fällen diese Gasblasen als Hauptbestandteil Luft enthalten, die bei sich leerendem Tankvolumen von außerhalb in das Tankvolumen nachströmt.
Sofern es sich bei der im Tank gespeicherten Flüssigkeit um ein wässriges Medium, z.B. eine wässrige Harnstofflösung zur Regeneration von NOx, handelt, ist es günstig, wenn das Filtermaterial ein hydrophiles Filtermaterial aufweist, d.h. ein Filtermaterial, das mit Wasser einen nur sehr kleinen Kontaktwinkel, insbesondere einen Kontaktwinkel von kleiner als etwa 25 Grad, bildet und vorzugsweise sogar einen Kontaktwinkel in der Nähe von in etwa Null Grad einschließt. Auch hier soll „in der Nähe von etwa Null Grad“ ausdrücken, dass Wasser oder eine wässrige Lösung auf einer aus dem Filtermaterial gebildeten Oberfläche ausgeprägte Kriecheigenschaften zeigt, d.h. einzelne an der Oberfläche anhaftende Tropfen der Flüssigkeit zusammenlaufen und einen Flüssigkeitsfilm bilden.
In bevorzugten Varianten für einen Tank zur Speicherung von wässrigen Hamstofflösungen ist das Filtermaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, welche umfasst: Polyamid, Polyethylen und Kombinationen derselben.
Das Filtermaterial kann insbesondere ein Gewebe umfassen bzw. als ein Gewebe ausgebildet sein.
Es ist günstig, wenn das Filtermaterial eine Porengröße, bzw. im Falle eines Gewebes Maschenweite, aufweist, die derart auf die Größe von sich in dem Flüssigkeits-/Gasgemisch mit zunehmender Leerung des Tankvolumens bildenden Gasblasen und die Benetzbarkeit des Filtermaterials durch die gespeicherte Flüssigkeit abgestimmt ist, dass der Großteil solcher Gasblasen den Filter nicht passieren kann. Insbesondere sollte Porengröße so gewählt sein, dass die mittlere Größe von sich in der gespeicherten Flüssigkeit bildenden Gasblasen größer ist als eine effektive Porengröße, wobei unter der effektiven Porengröße die effektive Größe von Filterporen unter Einbeziehung eines sich ggf. an den Porenwänden ausbildenden Flüssigkeitsfilms verstanden werden soll. Beispielsweise kann die Porengröße in einem Bereich von 10 Mikrometern bis 45 Mikrometern, insbesondere in einem Bereich von 20 Mikrometern bis 40 Mikrometern, insbesondere in einem Bereich in der Größenordnung von 30 Mikrometern, gewählt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform für einen Tank zur Speicherung einer wässrigen Harnstofflösung und ein Filtermaterial, welches Polyamid umfasst, hat sich eine Porengröße von etwa 30 Mikrometern als vorteilhaft erwiesen.
In einer Ausführungsform umfasst die Filtereinrichtung einen Behälter, der ein mit dem Tankvolumen in Fluidverbindung stehendes Filtervolumen umschließt. Insbesondere mündet die die erste Förderleitung in das Filtervolumen. Das Filtervolumen kann das Filtermaterial enthalten, wobei das Filtermaterial das Filtervolumen in einen ersten Filterraum in Fluidverbindung mit dem „übrigen“ Tankvolumen (d.h. dem Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters) und einen zweiten Filterraum in Fluidverbindung mit der ersten Förderleitung unterteilt. Daher muss Flüssigkeit bzw. Gas aus dem Tankvolumen von dem ersten Filterraum durch das Filtermaterial zu dem zweiten Filterraum strömen, bevor es durch die erste Förderleitung aus dem Tank entnommen werden kann. Insbesondere umschließt der Behälter die Mündung der ersten Förderleitung in das Filtervolumen weitgehend gasdicht, so dass keine Gasblasen an dem Filtermaterial vorbei in die erste Förderleitung gelangen können.
Das Filtermaterial bildet vorzugsweise eine Filtermembran.
Das Filtervolumen ist vorzugsweise relativ klein bemessen, insbesondere kleiner als das von dem Innenbehälter umschlossene Teilvolumen, so dass in dem Filtervolumen nur sehr wenig nicht entnehmbare Flüssigkeit zurückbleibt.
Es ist günstig wenn sich die Fluidverbindung zwischen dem Filtervolumen und dem „übrigen“ Tankvolumen außerhalb des Innenbehälters in Einbaustellung des Fahrzeugtanks unterhalb des Filtermaterials befindet. Beispielsweise kann der Behälter eine an seiner Unterseite oder jedenfalls unterhalb des Filtermaterials angeordnete Öffnung aufweisen. Eine solche Anordnung bewirkt, dass aus dem übrigen Tankvolumen in das Filtervolumen gelangende Gasblasen aufsteigen und sich unmittelbar unterhalb des Filtermaterials ansammeln. Sie bilden damit ein stabiles Gaspolster, weil das Filtermaterial ein weiteres durch Auftrieb bedingtes Aufsteigen der Gasblasen verhindert. Das Gaspolster ist in dem ersten Filterraum des Behälters gefangen, dies insbesondere dann, wenn die Öffnung nur sehr klein bemessen ist, oder eine Mehrzahl von Öffnungen mit jeweils sehr kleinem Querschnitt vorgesehen sind. Außerdem gestattet eine derartige Anordnung der Öffnung an der Unterseite des Behälters ein effizientes Entleeren des Tanks, weil die Fluidverbindung von dem Tankvolumen zu dem Behälter an dessen tiefster Stelle liegen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Mündung der ersten Förderleitung in das Tankvolumen innerhalb eines weiteren Teilvolumens des Tankvolumens angeordnet, das sich in Einbaustellung des Fahrzeugtanks in einem unteren Bereich des Tankvolumens befindet. Ein unterer Bereich des Tankvolumens kann beispielsweise ein dem Tankboden benachbarter Bereich sein. insbesondere kann sich das weitere Teilvolumen unmittelbar unterhalb des von dem Innenbehälter umschlossenen Teilvolumens befinden. Diese Anordnung erlaubt es, die Mündung der ersten Förderleitung in das Tankvolumen an einer in Einbaustellung möglichst niedrig liegenden Stelle, insbesondere an der in Einbaustellung am tiefsten Stelle des Tankvolumens vorzusehen, so dass das Tankvolumen effizient entleert werden kann. Eine solche Anordnung bietet effektiven Schwappschutz und trägt zur weiteren Verringerung der nicht aus dem Tank entnehmbaren Menge an Restflüssigkeit bei, weil das weitereTeilvolumen selbst nicht sehr groß zu sein braucht und an einer tiefsten Stelle des Tanks angeordnet sein kann, so dass sich sämtliche Restflüssigkeit im Tank dort sammelt. Wenn die erste Förderleitung in eine Filtereinrichtung mit Behälter mündet, wie oben beschrieben, kann der Behälter beispielsweise innerhalb des weiteren Teilvolumens angeordnet sein, das sich in Fluidverbindung mit dem übrigen Tankvolumen befindet. Insbesondere kann sich das weitere Teilvolumen unmittelbar unterhalb des von dem Innenbehälter umschlossenen Teilvolumens befinden und beispielsweise den Raum zwischen der Unterseite des Innenbehälters und dem Boden des Fahrzeugtanks ausfüllen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 in schematischer und stark vereinfachter Weise einen erfindungsgemä-ßen Fahrzeugtank im Schnitt;
2 einen Ausschnitt aus 1, der eine Filtereinrichtung mit sich an einem Filtermaterial anlagernden Gasblasen zeigt, und 3 in schematischer Darstellung die weitere Ausbildung von Gasblasen an dem Filtermaterial.

1 zeigt in schematischer und stark vereinfachter Weise einen erfindungsgemäßen Fahrzeugtank 10 im Schnitt. Der gezeigte Fahrzeugtank 10 ist ein Tank zur Speicherung von Harnstofflösung (insbesondere einer Lösung von bis zu 25 % Harnstoff in Wasser mit dem Namen „AdBlue“). Bei Kraftwagen mit Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, wird zur Reduzierung des NOx-Ausstoßes das so genannte SCR-Verfahren (SCR = Selective Catalytic Reduction) angewendet, bei dem NOx unter Zuhilfenahme von flüssigem Reduktionsmittel (in der Regel Ammoniak NH3) zu N2 und H2O reduziert wird. Das Reduktionsmittel wird in der Regel in Form der genannten wässrigen Harnstofflösung in einem Fahrzeugtank 10 gemäß 1 vorgehalten. Es wird von dort durch eine Fördereinrichtung 12 umfassend eine Pumpe 14, eine Förderleitung 16 und weitere Bauteile (z.B. Drucksensor 18, Filter 20, Rücklaufleitung 22 mit Drossel 24) zu einer Dosiereinrichtung 26 transportiert, welche das Reduktionsmittel stromaufwärts des NOx Katalysators in den Abgasstrang (nicht gezeigt) injiziert.
Der Fahrzeugtank 10 umfasst einen Hauptbehälter 28, gebildet aus einem Deckel 28a, einem Boden 28b, sowie Seitenwänden 28c, welcher ein Tankvolumen 30 umschließt. Der Tank 10 enthält einen in das Tankvolumen 30 eingesetzten Innenbehälter 32, der ein Teilvolumen 34 des Tankvolumens 30 umschließt. Der Innenbehälter 32 ist bis auf einen in seinem oberen Teil angeordneten Überlauf 36 gegenüber dem „übrigen“ Tankvolumen (darunter soll im Folgenden das gesamte Tankvolumen 30 ohne das von dem Innenbehälter 32 umschlossene Teilvolumen 34 zu verstehen sein) abgeschlossen, und zwar derart, dass er auch eine gewisse thermische Isolierung bildet. Sowohl der Hauptbehälter 28 als auch der Innenbehälter 32 können aus Kunststoff hergestellt sein.
Im unteren Teil des Innenbehälters 32 ist eine Heizung 38 angeordnet. Aufgabe der Heizung 38 ist es, bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt der gespeicherten Flüssigkeit dafür zu sorgen, dass trotzdem eine ausreichende Menge aufgetauter Flüssigkeit bereitsteht, um für eine vorübergehende Zeit den Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere des NOx-Katalysators, aufrecht zu erhalten. Da die Heizung 38 in dem Innenbehälter 32 angeordnet ist, braucht sie nur die in dem Innenbehälter 32 befindliche Flüssigkeitsmenge aufzutauen, wobei das Volumen des Innenbehälters 32 so gewählt ist, dass damit der Betrieb der Brennkraftmaschine eine ausreichende Zeit lang aufrecht erhalten werden kann.
Der Innenbehälter 32 arbeitet nach dem „Schwapptopfprinzip“, d.h. er ist so konstruiert, dass unabhängig vom Flüssigkeitspegel im Tankvolumen 30, in 1 bei 40 angedeutet, der Innenbehälter 32 stets bis in Höhe seines Überlaufs 36 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Somit kann bei tiefen Außentemperaturen stets eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit aufgetaut werden.
Die vollständige Füllung des Innenbehälters 32 bis zum Überlauf 36 wird folgendermaßen erreicht: Die Förderleitung 16 verzweigt sich stromaufwärts der Pumpe 14 in zwei Förderleitungen 16a und 16b. Förderleitung 16a mündet in das Tankvolumen 30 an einer Stelle außerhalb des vom Innenbehälter 32 umschlossenen Teilvolumens 34. Förderleitung 16b mündet in das Tankvolumen 30 an einer Stelle innerhalb des Teilvolumens 34. Damit wird im Normalfall zur Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank 10 über beide Förderleitungen 16a, 16b gleichzeitig Flüssigkeit sowohl aus dem Teilvolumen 34 als auch aus dem „übrigen“ Tankvolumen (Tankvolumen 30 außerhalb des Innenbehälters 32) abgesaugt. Beide Förderleitungen 16a, 16b verfügen über Drosseln (nicht gezeigt), um jeweils die Menge entnommener Flüssigkeit einzustellen. Die Drosseln sind so gewählt, dass sichergestellt ist, dass aus dem Tankvolumen 30 insgesamt (also über die erste und die zweite Förderleitung 16a, 16b zusammen) stets mehr als die geforderte Menge von in den Abgasstrang zu injizierender Flüssigkeit gefördert wird. Die überschüssige geförderte Menge an Flüssigkeit wird über die Rücklaufleitung 22 wieder in das Tankvolumen 30 zurück geleitet. Die Rücklaufleitung 22 mündet in das Teilvolumen 34, so dass die zurück geförderte Menge an Flüssigkeit immer zunächst das vom Innenbehälter 32 umschlossene Teilvolumen 34 füllt, und erst dann, wenn der Flüssigkeitspegel im Teilvolumen 34 den Überlauf übersteigt, in das „übrige“ Tankvolumen gelangt.
Bei dem in 1 gezeigten Fahrzeugtank 10 liegt die Mündung 44 der ersten Förderleitung 16a innerhalb eines weiteren Teilvolumens 42 des Tankvolumens 30, das von einem unterhalb des Innenbehälters 32 angeordneten und bis auf eine Fluiddurchführung 48 vom übrigen Tankvolumen 30 abgeschlossenen Untertopf 46 gebildet ist. Der Untertopf 46 ist an der in Einbaustellung des Fahrzeugtanks 10 am tiefsten liegenden Stelle des Fahrzeugtanks 10 angeordnet, bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sogar in einer sich vom Tankboden 28b nach unten erstreckenden Auswölbung. Die Fluiddurchführung 48 ist dabei im oberen Bereich des Untertopfes 46 ausgebildet. Die Anordnung der Mündung 44 der ersten Förderleitung 16a in dem vom Untertopf 46 umschlossenen weiteren Teilvolumen 42 sorgt für einen verbesserten Schwappschutz, weil dieses Teilvolumen 42 auch bei sich leerendem Tankvolumen 30 im Wesentlichen ganz oder doch bis zu einem erheblichen Flüssigkeitspegel gefüllt bleibt.
Die Mündung 50 der zweiten Förderleitung 16b in das Teilvolumen 34 liegt in der Nähe des Bodens des Innenbehälters 32.
Die Konstruktion mit je einer in das Teilvolumen 34 und einer in das „übrige“ Volumen mündenden Förderleitung 16a, 16b hat den Nachteil, dass keine weitere Förderung von Flüssigkeit mehr möglich ist, wenn eine der Förderleitungen 16a, 16b Luft zieht. Leert sich also der Tank 10 und sinkt der Pegel 40 im „übrigen“ Volumen immer mehr ab, so wird ab einem bestimmten Zeitpunkt, zu dem über die erste Förderleitung 16a zu viel Luft angezogen wird, keine weitere Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank 10 mehr möglich sein, dies obwohl zu diesem Zeitpunkt der Innenbehälter 32 noch komplett mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Eine Förderung dieser Restmenge an Flüssigkeit wird nunmehr dadurch ermöglicht, dass der ersten Förderleitung 16a eine Filtereinrichtung 52 zugeordnet ist, die bei der Ausführungsform gemäß 1 die Mündung 44 der Förderleitung 16a umgibt. Die Filtereinrichtung 52 und Mündung 44 der Förderleitung 16a sind detaillierter in 2 gezeigt.
Die Filtereinrichtung 52 umfasst einen geschlossenen Behälter 54, in dem ein Gewebe 56 zur Filterung aufgenommen ist. Der Behälter 54 weist an seiner Unterseite eine Öffnung 58 auf, die eine Fluidverbindung zu dem „übrigen“ Tankvolumen, in der gezeigten Ausführungsform zu dem von dem Untertopf 46 umschlossenen weiteren Teilvolumen 42, herstellt. Das Filtergewebe 56 teilt das von dem Behälter 54 umschlossene Filtervolumen in einen ersten Filterraum 60 auf, der der Öffnung 58 benachbart ist, und einen zweiten Filteraum 62, der der Mündung 44 der ersten Förderleitung 16a benachbart ist.
Das Filtergewebe 56 ist aus einem stark hydrophilen Material gebildet, beispielsweise aus Polyamid. Die Maschenweite ist so gewählt, dass sich unter Einbeziehung von sich wegen der Benetzbarkeit des Filtermaterials durch die Flüssigkeit ergebenden Flüssigkeitsfilmen an den Porenwänden eine Porengröße bildet, bei welcher Luftblasen 64 nicht mehr passieren können, die sich bei Entleerung des „übrigen“ Tankvolumens und entsprechender Ansaugung eines Luft/Flüssigkeitsgemisches aus dem „übrigen“ Tankvolumen bilden. Diese Luftblasen 64 haben aufgrund ihrer Oberflächenspannung eine bestimmte Mindestgröße und können daher das feine Filtergewebe, dessen Poren 66 wegen der starken Benetzbarkeit des Materials des Filtergewebes 56 durch die Flüssigkeit an ihren Wänden mit einem Flüssigkeitsfilm 68 überzogen sind (siehe insbesondere 3), nicht mehr passieren. Es bildet sich an der Filtermembran 56 eine „Luftdrossel“ aus, durch die die erste Förderleitung 16a teilweise verschlossen wird, so dass die Fördereinrichtung 12 die Flüssigkeit überwiegend über die in das Teilvolumen 34 mündende Förderleitung 16b entnimmt.
Je nach Verschlussgrad der Luftdrossel wird über die erste Förderleitung 16a weiterhin ein geringer Anteil von Luft/Flüssigkeitsgemisch zugegeben. Die dabei geförderten Luftblasen werden jedoch auf der Druckseite der Förderpumpe 14 über den Rücklauf 22 und die Rückströmdrossel 24 abgebaut. Der Innenbehälter 32 kann somit noch vollständig geleert werden, obwohl das „übrige“ Tankvolumen bereits leer ist.
3 zeigt schematisch, wie sich bei der Konstruktion der Filtereinrichtung 52 mit geschlossenem Behälter 54 mit kleiner Öffnung 58 und hydrophilem Filtergewebe 56 das Luft/Flüssigkeitsgemisch im Zwischenraum zwischen Filtergewebe 56 und dem Boden des Filterbehälters 54 gut festsetzen kann. Bei dem Filtergewebe 56, das aus Polyamid gebildet ist und damit stark hydrophil ist, kann die Maschenweite (d.h. die Porengröße im unbenetzten Zustand) im Bereich von 30 Mikrometern liegen, ohne dass sich bildende Luftblasen 64 zwischen den mit einem Flüssigkeitsfilm 68 überzogenen Wänden der Filtergewebeporen 66 hindurch treten können. Der beschriebene „Luftdrosseleffekt“ wird noch dadurch begünstigt, dass die wässrige Harnstofflösung ausgeprägte Kriecheigenschaften hat, was den Flüssigkeitsfilm in den Poren dicker macht und somit die effektive Porengröße weiter reduziert.
Wird der einmal entleerte Tank neu befüllt, so dass das Tankvolumen 30 (einschließlich Teilvolumen 34) vollständig gefüllt sind, so bildet sich die „Luftdrossel“ erst allmählich zurück, so dass für eine gewisse Zeit (je nach Ausgestaltung ca. 1 Stunde) Flüssigkeit vor allem aus dem Innenbehälter 32 gefördert wird.

Claims

Fahrzeugtank (10) zum Speichern von Flüssigkeit, umfassend einen ein Tankvolumen (30) umschließenden Hauptbehälter (32), einen ein Teilvolumen (34) des Tankvolumens (30) umschließenden Innenbehälter (32), eine Fördereinrichtung (12) zum Fördern von gespeicherter Flüssigkeit aus dem Tankvolumen (30), wobei die Fördereinrichtung (12) eine erste Förderleitung (16a) aufweist, die außerhalb des Teilvolumens (34) in das Tankvolumen (30) mündet, sowie eine zweite Förderleitung (16b) aufweist, die in das Teilvolumen (34) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Förderleitung (16a) eine Filtereinrichtung (52) zugeordnet ist, welche ein poröses Filtermaterial (56) aufweist, das von der Flüssigkeit benetzbar ist und eine Porengröße aufweist, die kleiner ist als die mittlere Größe von sich in der gespeicherten Flüssigkeit bildenden Gasblasen.
Fahrzeugtank (10) nach Anspruch 1, wobei die im Tank (10) gespeicherte Flüssigkeit eine wässrige Lösung, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung, ist und das Filtermaterial (56) hydrophile Eigenschaften hat.
Fahrzeugtank (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Filtermaterial (56) ausgewählt ist aus der Gruppe, welche umfasst: Polyamid, Polyethylen und Kombinationen derselben.
Fahrzeugtank (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Filtermaterial (56) ein Gewebe umfasst.
Fahrzeugtank (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Porengröße in einem Bereich von 10 Mikrometern bis 45 Mikrometern, insbesondere in einem Bereich von 20 Mikrometern bis 40 Mikrometern, insbesondere in einem Bereich in der Größenordnung von 30 Mikrometern, gewählt ist, und ganz besonders bevorzugt bei etwa 30 Mikrometern liegt.
Fahrzeugtank (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Filtereinrichtung einen Behälter (54) umfasst, der ein mit dem Tankvolumen (30) in Fluidverbindung (58) stehendes Filtervolumen umschließt.
Fahrzeugtank (10) nach Anspruch 6, wobei die erste Förderleitung (16a) in das Filtervolumen mündet.
Fahrzeugtank (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei sich die Fluidverbindung (58) zwischen dem Filtervolumen und dem Tankvolumen (30) in Einbaustellung des Fahrzeugtanks (10) unterhalb des Filtermaterials (56) befindet.
Fahrzeugtank nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Mündung (44) der ersten Förderleitung (16a) in das Tankvolumen (30) innerhalb eines weiteren Teilvolumens (42) angeordnet ist, das sich in Einbaustellung des Fahrzeugtanks (10) in einem unteren Bereich des Tankvolumens (30) befindet.