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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tank-Fördermodul, welches ein Gehäuse umfasst, in dem mindestens eine Pumpe, eine Heizung und ein Sensor aufgenommen werden kann.
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Es ist bekannt, Tank-Fördermodule an beziehungsweise in einem Tank zu platzieren, um im Tank befindliche Flüssigkeit bedarfsgerecht zu entnehmen. Im Fokus steht hierbei ein Tank-Fördermodul, welches geeignet ist, eine Reduktionsmittellösung (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) aus einem entsprechenden Tank zu fördern. Das Reduktionsmittel wird insbesondere zur Abgasnachbehandlung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt.
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Abgasbehandlungsvorrichtungen zur Reinigung von Abgasen mobiler Verbrennungskraftmaschinen nutzen beispielsweise das sogenannte SCR-Verfahren (SCR = Selective Catalytic Reduction), bei dem Stickstoffoxidverbindungen im Abgas unter Zuhilfenahme eines Ammoniak enthaltenden Reduktionsmittels umgesetzt werden. Da Ammoniak in Kraftfahrzeugen normalerweise nicht direkt bevorratet werden kann, wird vielfach die Lagerung und Bereitstellung einer flüssigen Ammoniakvorläuferlösung, insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung, vorgeschlagen. Eine Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Harnstoffgehalt von 32,5% ist unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich. Die Harnstoff-Wasser-Lösung kann abgasintern, also innerhalb der Abgasanlage oder abgasextern, zum Beispiel in einem dafür vorgesehenen Reaktor außerhalb der Abgasanlage, zu Ammoniak umgesetzt werden.
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Problematisch bei der Bereitstellung von solchen Reduktionsmitteln ist, dass die Wasserbasierte Flüssigkeit bei niedrigen Temperaturen einfrieren kann. Die Harnstoff-Wasser-Lösung mit dem Harnstoffgehalt von 32,5% friert beispielsweise bei circa –11°C ein. Die Tanks zur Bevorratung dieses Reduktionsmittels müssen daher so konstruiert sein, dass sie auftretendem Eisdruck beim Einfrieren standhalten können. Darüber ist es regelmäßig erforderlich, Heizungen vorzusehen, mit welchen die Flüssigkeit aufgeschmolzen werden kann, wenn sie eingefroren ist. Außerdem ist erforderlich, dass Tanks und Fördervorrichtungen zur Förderung des flüssigen Reduktionsmittels gegenüber Harnstoff-Wasser-Lösung beständig sind.
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Es ist bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen zur Integration eines Tank-Fördermoduls bei einem Reduktionsmittel-Tank vorgeschlagen worden. Die unterschiedlichen Ausgestaltungen betreffen einerseits die Platzierung des Tank-Fördermoduls an einer Oberseite, an einer Seitenwand oder am Tankboden. Darüber hinaus sind auch diverse Befestigungsmethoden bereits erörtert worden, die sich jedoch im Wesentlichen auf sogenannte Flansch-Lösungen fokussieren, mit denen eine Montage von außen an den Tank realisiert wird.
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Gleichwohl besteht immer noch ein erhöhter Bedarf, hier weitere Integrationsmöglichkeiten des Tank-Fördermoduls bei einem Reduktionsmittel-Tank aufzufinden, bei denen das verfügbare Volumen für den Tank besser ausgenutzt werden kann, eine Montierbarkeit des Tank-Fördermoduls hin zum Tank verbessert wird und/oder die Dichtheit des Tanks weiter verbessert wird.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern. Insbesondere soll ein Tank-Fördermodul beziehungsweise ein Tank mit einem Tank-Fördermodul angegeben werden, welches platzsparend und auch mit hohen Dichtigkeitsanforderungen bereitgestellt werden kann und zudem die Montage beziehungsweise Herstellung begünstigt.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Tank-Fördermodul gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Tank mit einem Tank-Fördermodul gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 3. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiter wurde auch ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks mit einem Tank-Fördermodul angegeben, welches durch die Merkmale beziehungsweise Schritte des Patentanspruchs 11 gekennzeichnet ist.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Insbesondere können den Merkmalen der Patentansprüche auch Präzisierungen aus der Beschreibung beziehungsweise den Figuren hinzugefügt werden, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung angegeben sind.
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Hierzu trägt ein Tank-Fördermodul bei, umfassend ein Gehäuse, in dem mindestens eine Pumpe, eine Heizung und ein Sensor aufgenommen ist, wobei das Gehäuse in einem Bodenbereich eine Haltevorrichtung zur Befestigung des Gehäuses auf einer inneren Tankgrundfläche eines Tanks aufweist.
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Das Gehäuse kann mit Metall und/oder Kunststoff gebildet sein. Das Gehäuse kann mehrteilig ausgebildet sein, wobei beispielsweise ein topfähnliches Grunddesign gewählt sein kann, das beispielsweise aus einem planen Deckel und einer im wesentlichen zylindrischen Seitenwand besteht, und einen Boden umfasst. Das Gehäuse, das insbesondere den Eintritt von im Tank befindlichen Reduktionsmittel in den Innenbereich des Gehäuses unterbindet, kann mehrere für die Lagerung und/oder Förderung von Reduktionsmittel relevante Komponenten aufnehmen, wobei insbesondere eine Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels entlang eines in dem Gehäuse separat ausgebildeten Förderkanals, eine Heizung zur Erwärmung des Gehäuse-Innenbereichs und/oder des Bereichs außen um das Gehäuse herum, sowie einen Sensor zur Bestimmung einer Eigenschaft des Reduktionsmittels in dem Förderkanal und/oder in dem Tank aufgenommen ist. Folglich weist das Gehäuse entsprechende Abmessungen auf, um all diese Komponenten mit im Inneren aufzunehmen. Es können selbstverständlich auch mehrere Heizungen, mehrere (unterschiedliche) Sensoren, Filter, Rücklaufleitungen, Ventile, Blenden und dergleichen mit im Gehäuse aufgenommen sein. Aufgrund der Anordnung dieser Komponenten, insbesondere der Pumpe, der Heizung und des Sensors, ist erkennbar, in welcher Lage das Tank-Fördermodul im Tank verbaut wird. Insofern ist es auch unproblematisch zu ermitteln, wo sich ein Bodenbereich des Gehäuses befindet, nämlich der Bereich des Gehäuses, der nach der Montage der Tankgrundfläche des Tanks am nächsten ist. Dieser Bodenbereich kann zum Beispiel die unterste Ebene und/oder von dort ausgehend einen Bereich bis zu einer Höhe von maximal 20% der Gesamthöhe des Gehäuses erfassen. In diesem Bodenbereich ist nunmehr eine Haltevorrichtung zur Befestigung des Gehäuses auf einer inneren Tankgrundfläche eines Tanks vorgesehen. Die Haltevorrichtung kann beispielsweise einen männlichen und/oder einen weiblichen Teil eines Formschlusselements umfassen.
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Insofern ist ganz besonders bevorzugt, dass die Haltevorrichtung ein Element einer SAE Ring-Verschraubung umfasst. Dieses Element kann sich beispielsweise im Bodenbereich radial auswärts gerichtet um das Gehäuse herum erstrecken und mit einer entsprechenden Ring-Verschraubungsaufnahme, die auf der Tankgrundfläche des Tanks positioniert ist, zusammenwirken. So kann beispielweise eine Art Bajonett-Verschluss über eine Drehverschraubung erreicht werden. Damit ist das Tank-Fördermodul beziehungsweise dessen Gehäuse speziell darauf vorbereitet, mit einem entsprechenden Tank auf einer inneren Tankgrundfläche verschraubt zu werden.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe trägt ebenfalls ein Tank mit einem Tank-Fördermodul bei, wobei das Tank-Fördermodul ein Gehäuse umfasst, in dem mindestens eine Pumpe, eine Heizung und ein Sensor aufgenommen ist, wobei das Gehäuse in einem Bodenbereich eine Halterung ausbildet, mittels der es auf einer inneren Tankgrundfläche des Tanks befestigt ist.
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Im Wesentlichen beschreibt die vorstehende Anordnung aus Tank mit Tank-Fördermodul die montierte Ausgestaltung eines Tank-Fördermoduls an einem Tank, wie weiter oben ausgeführt. Im Unterschied hierzu ist angeführt, dass sich nunmehr konkret eine Halterung zwischen der inneren Tankgrundfläche und dem Bodenbereich des Gehäuses ausbildet. Der Begriff „Halterung” ist hier ein Überbegriff für verschiedene Haltevorrichtungen, so dass eine Halterung in diesem Sinne eine Haltevorrichtung mit umfasst.
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Unter einer Halterung wird insbesondere zumindest eine Verschraubung oder eine Schweißnaht verstanden. Diese beiden Varianten stellen auch bevorzugte Ausführungsvarianten einer solchen Befestigung an der inneren Tankgrundfläche dar.
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Ganz besonders bevorzugt ist, dass das Gehäuse des Tank-Fördermoduls vollständig im Tank angeordnet ist. Dies heißt mit anderen Worten insbesondere, dass kein Bereich des Gehäuses direkt mit der äußeren Tankumgebung in Kontakt ist und/oder das Gehäuse vollständig im inneren Tankvolumen eingeschlossen ist. So kann sich das Gehäuse insbesondere vollständig oberhalb einer Tankgrundwand befinden, und/oder sich keinesfalls durch diese Tankgrundwand hindurch erstrecken.
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Weiter wird als vorteilhaft angesehen, dass die Halterung auch eine Dichtung gegenüber im Tank gelagerten Reduktionsmittel ausbildet. Insbesondere für den Fall, wenn die Halterung das Gehäuse umgreifend und/oder vollständig umfassend ausgebildet ist, bildet diese Halterung eine Dichtung aus, so dass an dieser Halterung vorbei beziehungsweise durch diese Halterung hindurch kein Reduktionsmittel unter das Gehäuse beziehungsweise in den Bereich der inneren Tankgrundfläche gelangen, die von dem Gehäuse überdeckt sind. Dies eröffnet die Möglichkeit, im Bereich dieser Halterung und/oder unterhalb des Gehäuses Zugänge für Fluidleitungen und/oder elektrische Leitungen in das Gehäuse hinein zu legen.
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Ganz besonders bevorzugt ist der Tank mit einer Oberschale und einer Unterschale gebildet, wobei die Unterschale die innere Tankgrundfläche umfasst. Die zweiteilige (oder auch mehrteilige) Ausgestaltung des Tanks ermöglicht eine einfache Montage des Gehäuses hin zur inneren Tankgrundfläche der Unterschale.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Tank zumindest eine Tanköffnung oder einen Auslass in einer Tankgrundwand hat, die unterhalb des Gehäuses und innerhalb der Halterung angeordnet ist. Wie bereits ausgeführt, ist eine solche Variante insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Halterung gleichzeitig eine Dichtwirkung hat. Andernfalls könnten an der Tanköffnung und/oder dem Tankauslass (zusätzliche) Dichtungen vorgesehen sein. Die Tanköffnung kann beispielsweise mit einer (wiederverschließbaren) Klappe ausgeführt sein, die eine Zugangsmöglichkeit zu dem Bodenbereich des Gehäuses bietet, beispielsweise um dort eine Reparatur zu ermöglichen und/oder Geräte anzuschließen und/oder eine Sichtprüfung vorzunehmen. Der Auslass ist insbesondere eine Anschlussmöglichkeit für eine Zugabeleitung, mit der das aus dem Tank entnommene Reduktionsmittel dann an die Zugabestelle im Abgassystem weitergeführt wird.
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Der Tank kann so ausgestaltet sein, dass das Tank-Fördermodul einen Einlass durch das Gehäuse für im Tank gelagertes Reduktionsmittel sowie mindestens einen Förderkanal für Reduktionsmittel innerhalb des Gehäuses hat, wobei die Pumpe und ein Sensor nur über den Förderkanal mit dem Reduktionsmittel in Kontakt sind. Bevorzugt ist ein einzelner Förderkanal innerhalb des Gehäuses ausgebildet, wobei an diesem Förderkanal gegebenenfalls mehrere Sensoren und/oder mindestens ein zusätzliches Ventil vorgesehen sein kann. Ein Ventil ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine Abzweigung von diesem Förderkanal vorgesehen ist, die beispielsweise eine Rückführleitung für Reduktionsmittel zurück in den Tank ausbildet.
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Die innere Tankgrundfläche des Tanks kann im Bereich der Halterung einen Positionierungssitz ausbilden. Dies kann beispielsweise durch zumindest eine Auswölbung, zumindest eine Nut oder dergleichen realisiert sein, die in der Tankgrundwand einstückig und/oder durch separate Bauteile realisiert ist. Dieser Positionierungssitz dient insbesondere dazu, eine gerichtete beziehungsweise exakte Positionierung des Gehäuses auf der Tankgrundfläche zu erreichen. Der Positionierungssitz kann beispielsweise auch angepasste Gegenelemente zu einer Haltevorrichtung an dem Gehäuse aufweisen, wie beispielsweise ein entsprechendes Element für eine SAE Ring-Verschraubung.
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Zudem wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks mit einem Tank-Fördermodul vorgeschlagen, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
- a. Bereitstellen eines Tanks mit einer Oberschale und einer Unterschale, wobei die Unterschale eine innere Tankgrundfläche bildet;
- b. Bereitstellen eines Tank-Fördermoduls, welches ein Gehäuse umfasst, in dem mindestens eine Pumpe, eine Heizung und ein Sensor anordenbar sind;
- c. Befestigen des Tank-Fördermoduls über eine an einem Bodenbereich des Gehäuses ausgebildete Halterung auf der inneren Tankgrundfläche;
- d. Fügen von Oberschale und Unterschale zu einem Tank.
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Gemäß Schritt a. wird zunächst ein (mindestens) zweiteiliger Tank bereitgestellt, der eine Oberschale und eine Unterschale aufweist. Die Unterschale ist im im Kraftfahrzeug verbauten Zustand unten angeordnet und bildet innen liegend, also hin zum Tankinnenvolumen, eine innere Tankgrundfläche aus. Gemäß Schritt b. wird ein Tank-Fördermodul bereitgestellt, wobei ein Gehäuse vorgesehen ist, das mindestens eine für den hier beschriebenen Zweck geeignete Pumpe, Heizung und Sensor aufnehmen kann. Gemäß Schritt c. wird dann das Tank-Fördermodul über eine an einem Bodenbereich des Gehäuses ausgebildete Halterung auf der inneren Tankgrundfläche befestigt. Hierbei ist festzuhalten, dass dies auch in einem Zustand erfolgen kann, bei dem das Gehäuse noch nicht mit der Pumpe, der Heizung und/oder dem Sensor ausgestattet ist. Gegebenenfalls können diese Komponenten einzeln und/oder zusammengesetzt auch nachträglich noch in das Gehäuse montiert werden. Sind die erforderlichen Montierungsvorbereitungen für das Tank-Fördermodul abgeschlossen, so können Oberschale und Unterschale gemäß Schritt d. mit dem bereits befestigten Gehäuse im Inneren zu dem geschlossenen Tank zusammengefügt werden.
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Bevorzug ist, dass in Schritt c. das Gehäuse des Tank-Fördermoduls auf der inneren Tankgrundfläche verschraubt oder verschweißt wird. In Abhängigkeit von dem Material des Gehäuses und/oder des Tanks kann hierfür eine geeignete, vorzugsweise Reduktionsmittel dichte, Befestigungsmethode gewählt werden.
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Offensichtlich ist, dass die hier beschriebenen Vorrichtungen mit dem erläuterten Verfahren herstellbar sind und umgekehrt, mit dem hier geschilderten Verfahren auch die vorgeschlagenen Vorrichtungen herstellbar sind. Daher kann ohne weiteres zur Erläuterung der Vorrichtung auf die Erläuterungen zu dem Verfahren zurückgegriffen werden und umgekehrt.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren schematischer Natur sind und insbesondere nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen geeignet sind. Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren Merkmalskombinationen aufzeigen, die nicht zwingend sind, sondern vielmehr können einzelne Merkmale aus einer Figur mit Merkmalen einer anderen Figur und/oder der Beschreibung kombiniert werden, soweit dies hier nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Dabei zeigen:
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1 eine erste Ausführungsvariante eines Tanks mit einem Tank-Fördermodul,
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2 eine zweite Ausführungsvariante eines Tank-Fördermoduls an einer Tankgrundwand im Detail, und
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3 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Tank samt Tank-Fördermodul.
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1 zeigt schematisch und im Querschnitt ein Tank-Fördermodul 1 in einem Tank 9, in dem Reduktionsmittel 14, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, aufgenommen ist. Der Tank 9 ist zweiteilig ausgeführt und weist eine Oberschale 15 und eine Unterschale 16 auf. Der unterste Bereich der Unterschale 16 wird von der Tankgrundwand 19 gebildet, die innen liegend eine innere Tankgrundfläche 8 ausbildet. Die innere Tankgrundfläche 8 ist zumindest teilweise mit Reduktionsmittel 14 benetzt. Auf dieser inneren Tankgrundfläche 8 des Tanks 9 ist das Gehäuse 2 eines Tank-Fördermoduls 1 befestigt.
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Das Tank-Fördermodul 1 umfasst selbst ein Gehäuse 2, in dem mindestens eine Pumpe 3, eine Heizung 4 und ein Sensor 5 aufgenommen sind. Bei der hier veranschaulichten Variante ist außen umliegend um das Gehäuse 2 und in dem Reduktionsmittel 14 ein Filter 23 positioniert, der ebenfalls noch mit dem Tank-Fördermodul 1 verbunden ist. Zur Förderung des Reduktionsmittels 14 weist das Tank-Fördermodul 1 einen Einlass 20 auf, über den mittels der Pumpe 3 das Reduktionsmittel 14 aus dem Tank 9 angesaugt werden kann. Ausgehend von diesem Einlass 20 wird das Reduktionsmittel 14 entlang eines vorgegebenen Förderkanals 21, der beispielsweise mit Rohren und/oder Bohrungen in einem Massivkörper gebildet ist, hindurchgeführt und so auch mit der Pumpe 3 und einem Sensor 5 in Kontakt gebracht, bevor das Reduktionsmittel 14 das Tank-Fördermodul 1 und den Tank 9 über einen Auslass 18 verlässt. Insofern ist bei dieser Ausführungsvariante die Tankgrundwand 19 nahezu vollständig geschlossen und stellt nur eine Tankgrundwandöffnung bereit, durch die sich allein dieser Auslass 18 hindurch erstrecken kann. Jedenfalls ist (generell) diese deutlich kleiner als der Querschnitt des Gehäuses 2 des Tank-Fördermoduls 1.
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2 zeigt schematisch im Detail eine weitere Ausführungsvariante eines an der Unterschale 16 befestigten Gehäuses 2 des Tank-Fördermoduls 1. Auf der inneren Tankgrundfläche 8 ist hier durch entsprechende Materialaufbauten ein Positionierungssitz 22 ausgebildet, der sich in das Tankinnere hinein erstreckt. Dort (und mit geringem Abstand hin zur Tankgrundwand) ist das Gehäuse 2 ortsfest und ausgerichtet fixiert, wobei im linken Bereich schematisch eine Halterung 7 nach Art einer Schweißnaht 12 und rechts eine Halterung 7 nach Art einer Verschraubung 11 angedeutet ist. Beide Halterungen können auch allein und/oder vollumfänglich um das Gehäuse 2 herum ausgebildet sein. Beide Halterungen 7 können auch nach Art einer Dichtung 13 ausgeführt sein und so verhindern, dass Reduktionsmittel in Bereiche vordringen kann, die unterhalb des Bodenbereichs 6 des Gehäuses 2 liegen beziehungsweise in einem Bereich, wo der Auslass für das Reduktionsmittel und/oder einem elektronischen Stecker 30 vorliegen. Dies eröffnet insbesondere auch die Möglichkeit, in der Unterschale 16 eine zusätzliche Tanköffnung 17 vorzusehen, über die beispielsweise ein Zugang zu einer elektronischen Kontrolleinheit 28 ermöglicht wird. Eine solche elektronische Kontrolleinheit 28 ist beispielsweise derart eingerichtet, dass bedarfsgerecht die Inbetriebnahme beziehungsweise die Deaktivierung und/oder Überwachung diverser Komponenten im Inneren des Gehäuses 2 des Tank-Fördermoduls 1 ermöglicht wird. So können Datenleitungen 29 zu mehreren Heizungen 4, unterschiedlichen Sensoren 5 und/oder die Pumpe 3 bereitgestellt werden, über die bedarfsgerecht eine Förderung von Reduktionsmittel erfolgen bzw. gesteuert werden kann.
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Zur Veranschaulichung des bevorzugten Einsatzzwecks eines solchen Tank-Fördermoduls zeigt 3 schematisch ein Kraftfahrzeug 24 mit einer Verbrennungskraftmaschine 31 und zugehöriger Abgasleitung 25. In der Abgasleitung 25 ist ein katalytischer Konverter 26 vorgesehen, insbesondere ein sogenannter SCR-Katalysator, vor dem das Reduktionsmittel 14 über eine Zugabevorrichtung 27 dem Abgasstrom zugesetzt werden kann. Hierfür ist ein Tank 9 in dem Kraftfahrzeug 24 vorgesehen, in dem das Reduktionsmittel 14 bevorratet wird, wobei mittels des Tank-Fördermoduls 1 bedarfsgerecht und über eine Zugabeleitung 32 Reduktionsmittel 14 zur Zugabevorrichtung 27 gefördert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tank-Fördermodul
- 2
- Gehäuse
- 3
- Pumpe
- 4
- Heizung
- 5
- Sensor
- 6
- Bodenbereich
- 7
- Haltevorrichtung
- 8
- innere Tankgrundfläche
- 9
- Tank
- 10
- Halterung
- 11
- Verschraubung
- 12
- Schweißnaht
- 13
- Dichtung
- 14
- Reduktionsmittel
- 15
- Oberschale
- 16
- Unterschale
- 17
- Tanköffnung
- 18
- Auslass
- 19
- Tankgrundwand
- 20
- Einlass
- 21
- Förderkanal
- 22
- Positionierungssitz
- 23
- Filter
- 24
- Kraftfahrzeug
- 25
- Abgasleitung
- 26
- katalytischer Konverter
- 27
- Zugabevorrichtung
- 28
- Kontrolleinheit
- 29
- Datenleitung
- 30
- Stecker
- 31
- Verbrennungskraftmaschine
- 32
- Zugabeleitung