操作流体箱的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的操作流体箱，具体是用于储存水性添加剂，其具有由热塑性材料制成的箱壁，其中，箱壁包括顶部、底部和侧壁，该箱壁界定箱容积，并且其中该箱容积具有高度、深度和宽度，其中该操作流体箱具有电操作的加热装置。

背景技术：

机动车辆中的操作流体，诸如挡风玻璃洗涤流体、用于废气脱氮的添加剂等，可在低环境温度下冻结。这是不希望的，尤其是在用于废气脱氮的添加剂的情况下，因为只要没有输送添加剂，就不能获得用于废气净化的系统。

现代柴油客车装备有用于选择性催化废气脱氮(scr催化转化器)的系统。在这里，尿素水溶液也称为"adblue"，供给到催化转化器，在这种类型的系统中，该催化转化器布置在客车的排气管道中。尿素溶液储存在客车中的操作流体箱中。在低于11℃的环境温度下，在大气压下，尿素溶液开始冻结。为了防止这种情况，已知采用加热的操作流体箱。还已知的是，加热用于计量尿素溶液所必需的管线和注射器。

用于储存尿素水溶液的可加热的操作流体箱在例如de102014223517a1中进行了描述。在所述文献中描述的机动车辆操作流体箱包括平面加热装置，该平面加热装置用作电阻，并且以夹心状方式布置在两个塑料膜之间。这种类型的内部柔性加热系统必须是抗介质的，并且容易受到由冰压力引起的载荷或受到由于驱动动态而在操作流体箱内往复晃动而引起的力的作用。

原则上，从下方加热箱容积具有以下缺点：在箱容积的下部，在位于箱容积中的冰块内，具体是在容器的位于移除点下方的大部分的区域中形成空腔。结果，对于大部分，防止冰的进一步融化，因为由于空腔的形成，因而热量从加热体或加热元件传递到冰上被削弱或不再发生。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种在开始时提到的类型的可加热的操作流体箱，该可加热的操作流体箱避免上述缺点。

该目的通过权利要求1的特征来实现，并且本发明的有利实施方式在从属权利要求中变得显而易见。

本发明的一方面涉及一种用于机动车辆的操作流体箱，具体用于储存水性添加剂，例如用于选择性催化废气脱氮的尿素溶液，该操作流体箱具有由热塑性材料制成的箱壁，其中该箱壁包括顶部、底部和侧壁，该箱壁界定箱容积，其中该箱容积具有高度、深度和宽度，具有包括一个或多个加热体的至少一个电动加热装置，其中该加热体插入该箱壁的外部凹陷部中或插入该箱壁的外部凹部中或插入该箱壁的开口中或插入与该箱壁一体形成并延伸至该箱容积中的内部结构中，其中，该加热体在该箱容积的高度的至少三分之一上延伸，并在该箱容积的外部电接触。

根据本发明的操作流体箱可例如由基于hdpe或pp的热塑性材料形成。操作流体箱可为注模或吹模或深拉或旋转烧结的。

该操作流体箱方便地包括用于去除和输送添加剂的装置，例如泵。另外，操作流体箱可具有至少一个填充水平传感器以及质量传感器。

操作流体箱的顶部理解为在操作流体箱的安装位置中位于顶部的箱壁的部分。操作流体箱的底部理解为在客车中的操作流体箱的安装位置中位于底部的箱壁的部分。

为了实现本发明的目的，箱容积的高度理解为在箱壁的底部与顶部之间的距离。

根据本发明的操作流体箱可为单件式，也可为多件式。泵、填充水平传感器和-如果适当的话-质量传感器可为所谓的输送模块的部分，该输送模块可更换地插入操作流体箱中。

根据本发明的操作流体箱的加热体可相对于箱容积设置，使得其不与位于箱容积内的介质直接接触。位于箱容积内的介质可为含水添加剂，具体是尿素水溶液。原则上，用于将水喷射到客车的内燃机中的纯水也适合作为水性添加剂。

根据本发明，本发明可通过以下陈述进行概括：至少一个加热体布置在操作流体箱中，使得其在箱容积的高度的相当大的部分上延伸，从而精确为使得可能在所有方向上将热量理想地输入到可能冻结的介质中。这防止空腔的形成，该空腔防止了介质的进一步传递以及防止将热量进一步输入在一定环境下在位于箱容积内的冰块的底侧上的介质中。理想地，至少一个加热体在箱容积的净高度的至少50％上延伸。在本发明的上下文中提供了变型，其中至少一个加热体在箱容积的整个高度上延伸。

加热体可为柱形或壁式。

在根据本发明的操作流体箱的一个有利变型中，设置为将加热体从外部插入箱壁底部中的凹陷部、凹部或开口中。作为替代或另外，可设置至少一个另外的加热体插入在箱壁顶部或箱壁侧壁中的凹陷部或凹部或开口中。

例如，可设置的是，箱壁具有至少一个可从外部接近的袋容器，并且在箱容积内形成在箱容积的高度的至少三分之一上延伸的至少一个壁，并且袋容器容纳从外部插入的至少一个加热体。在箱容积内，壁可形成具有例如作为挡板容器或挡板壁或防晃动壁的功能的结构。

同时，箱壁中的袋状件形成从外部插入的加热体的护套。作为示例，在箱壁与加热体之间，可另外提供导热物质，例如导热膏，其改善了热量从加热体传递到相关区域中的箱壁上。还可提供导热物质以补偿加热体和围绕加热体的箱壁之间的不同热膨胀。加热体可以以浮动方式有效地支承在袋状件中。

作为替代，可设置的是，至少一个加热体从外部插入在箱容积内在底部与顶部之间延伸的加强元件中。例如，可形成一个或多个加强元件，其中操作流体箱的顶部和底部被拉成圆顶的形式，并且在该凹部的区域中相互焊接(壁对壁焊接)。加热体可插入到由此从外部形成的每个凹部中，然后可相对容易地从外部电接触。

在根据本发明的操作流体箱的一个替代实施方式中，设置的是，加热体形成为塑料套加热筒，其在为此目的设置的开口中插入箱壁的底部。作为示例，加热筒可具有整体模制的圆形塑料板或整体模制的塑料套环，该塑料套环焊接在箱壁中的相关开口中，并由此封闭或密封箱壁中的相关开口。

优选地，加热体形成为电阻加热元件。

作为替代，加热体可形成为与至少一个电阻加热元件导热接触的金属导热元件。这种布置的优点在于，导热元件本身不必是良好的电导体。以这种方式，可以以相对成本有效的方式扩大可用于热交换或热耗散的表面积。

金属导热元件优选地用热塑性材料包覆和/或封装。

金属导热元件可例如由箱壁的热塑性材料包围。

如果根据本发明的操作流体箱由注模半壳构成，则一个或多个金属导热元件可由根据本发明的操作流体箱的箱壁围绕或包围。

在根据本发明的操作流体箱的优选变型中，电阻加热元件选自包括聚合物结合的电阻加热元件、ptc聚合物(pptc)、糊状或凝胶状ptc聚合物、陶瓷ptc和塑料包壳或塑料封装或塑料护套的陶瓷ptc的加热元件组。为了实现本发明的目的，ptc理解为指具有正温度系数的热敏电阻。

所谓的具有正温度系数的加热聚合物也适合作为加热体或加热元件。加热聚合物应理解为具有例如炭黑的导电添加剂或填料的聚合物。加热体的聚合物可被加热，具体是使用电极，电极连接至用于引入加热功率的电压源。

聚合物可为在室温下为固体或糊状的材料。聚合物可为热塑性材料。聚合物可为聚乙烯(pe)。

即使在本专利申请的上下文中使用了术语"加热体"，也不排除加热体具有凝胶状或糊状的稠度。

附图说明

在下文中基于附图中所示的多个示例性实施方式来解释本发明，其中：

图1示出了根据本发明的操作流体箱的第一示例性实施方式，该操作流体箱在箱容积内具有加热结构。

图2示出了根据本发明的操作流体箱的第二示例性实施方式，其具有在顶部和底部之间以连续方式延伸的加热结构。

图3示出了根据本发明的操作流体箱的第三示例性实施方式，该操作流体箱具有集成到箱壁中的袋状件，其中加热体从外部插入到该袋状件中。

图4a和图4b示出了根据本发明的操作流体箱的第四示例性实施方式，其具有穿过箱壁并延伸到箱容积中的加热筒。

图5示出了根据本发明的操作流体箱的第五示例性实施方式。

图6示出了根据本发明的具有密封导热元件的操作流体箱的第六示例性实施方式。

具体实施方式

根据本发明的操作流体箱1在附图中以大大简化的方式示出。操作流体箱1包括至少一个填充开口和至少一个移除开口以及所谓的输送模块(这些在附图中未示出)。作为示例，输送模块可包括泵、填充水平传感器、质量传感器等。例如，输送模块连接至计量装置，该计量装置可包括到客车的排气管道中的注射喷嘴的供给管线和进入操作流体箱1的返回管线。如果操作流体箱设置为用于将水喷射到客车的内燃机中的水容器，则设置在操作流体箱1中或操作流体箱1上的移除管线连接至一个或多个水喷射喷嘴的供给管线。

在根据图1描述的示例性实施方式中，操作流体箱1可例如由两个注塑半壳构成，该半壳由热塑性材料制成，优选地由hdpe制成。操作流体箱1包括箱壁2，箱壁2具有顶部3和底部4以及侧壁5。箱壁2包围箱容积6。

在根据图1的示例性实施方式中，加热结构设置在箱容积6内，与箱壁2一体地形成，并延伸到箱容积6内。这些加热结构例如可形成为挡板壁7或加强元件8。挡板壁7在箱容积6内在超过大于箱容积的高度或顶部3与底部4之间的距离的大约三分之一的高度上延伸。每个加热结构都封闭加热体9，该加热体9不与储存在箱容积6内的介质直接接触。加热体9例如可为具有正温度系数的陶瓷加热体。作为替代，上述加热聚合物适合作为加热体9。这些加热体9电接触箱容积6的外部，并连接至电压源(未示出)。

图2示出了根据本发明的操作流体箱1的第二示例性实施方式。

在所有示例性实施方式中，相同的部件具有相同的附图标记。

根据第二示例性实施方式的操作流体箱1可类似地由两个注模半壳构成。箱壁2的顶部3和底部4通过加强元件8彼此连接。加强元件8由箱壁的顶部3和底部4中的两个柱状凹陷部形成，所述凹陷部相对设置并且其端面彼此焊接。在附图中，仅示出了一个加强元件8，但是应当理解的是，本发明使得操作流体箱1可具有多个这种类型的加强元件8。加热体8插入每个柱状凹陷部中，使得在操作流体箱1的顶部3与底部4之间形成连续加热的柱或支承件。以这种方式，在加强元件8的整个高度上或在箱容积6的整个高度上实现了进入介质中的热量的均匀输入。

在图3中示出了根据本发明的操作流体箱1的第三示例性实施方式。在操作流体箱1的箱壁2中设置一个或多个袋状件10，每个袋状件10均容纳加热体9。在图3中，在箱壁2的底部4中仅设置一个袋状件10，然而原则上，在箱壁1上的不同位置，即在底部4和顶部3以及在侧壁5中，可在箱壁1中设置多个袋状件。袋状件10形成为突出到箱容积6中，并尽可能远地浸入流体或介质中。陶瓷加热元件形式或聚合物结合的加热元件形式的叶片形模制加热体9可插入袋状件10中。如上所述，加热元件优选地形成为具有正温度系数的电阻加热元件。

加热体9在袋状件10中的布置允许从外部相对容易地电接触，例如如图所示，在操作流体箱的底侧上。为了改善通过箱壁2从加热体9到位于箱容积6中的介质的热传递，可设置的是，在加热体9与容器10中的箱壁2之间提供加热膏。连接至电压源(未示出)的连接线缆17仅通过指示示出。

在图4a和图4b中示出了根据本发明的操作流体箱1的第四示例性实施方式。至少一个开口11设置在操作流体箱1的箱壁2中，加热筒12插入该开口中。加热筒12包括作为电阻加热元件的加热体9，该电阻加热元件用塑料护套封装。类似于上述的加热体9的电阻加热元件可为陶瓷ptc加热元件、ptc聚合物或具有正温度系数的另一塑料结合的电阻加热元件。

加热筒12包括由热塑性材料制成的整体模制或成形的套环13，并且优选地设置在加热筒12的端部。为了可焊接的目的，加热筒12的护套和轴环13的热塑性材料方便地与箱壁2的热塑性材料相容。加热筒12可形成为圆柱形元件或其它板状元件。因此，开口11可为圆形或槽形。加热筒12插入箱壁2的开口11中，套环13在其外侧焊接到箱壁2，并密封开口11。加热筒12通过连接线缆17电接触箱容积6的外部。

作为替代，加热筒12可通过一个或多个密封元件(o形环)密封在开口11中。在这种情况下，不需要焊接。

应当理解的是，本发明可设置一个或多个加热筒12，每个加热筒12在不同的位置穿过箱壁2并相对远地突出到箱容积6中，从而实现可能到介质中的均匀热量传递。

在图5中示出了根据本发明的操作流体箱1的另一变型。基本上在箱容积6内延伸的加热体9与箱壁2一体地形成，并从外部电接触。例如，加热体9可形成为圆柱形或板状体，其已用厚度大约为1mm至2mm的薄hdpe层封装。以这种方式完成的加热元件可例如在箱壁2的壳体的注射模制期间放置到模具中，使得箱壁2整体地连接至加热体。如同在其它示例性实施方式中的情况一样，作为示例，仅示出了连接至箱壁2的底部4的一个加热体9。本发明应被理解为可在箱壁上的不同位置设置多个加热体9。关于加热体9的配置，加热体优选地是具有正温度系数的电阻加热元件，如结合上述示例性实施方式所描述。

图6示出了根据本发明的操作流体箱1的另一示例性实施方式。图6示出了在底部4的区域中的箱壁2的放大截面。金属导热元件14插入箱壁2中，并以形状配合的方式由箱壁2包围。例如，导热元件14可设置有多个肋状件15，这些肋状件由箱壁2的热塑性材料包围，并形成板形或肋形结构，该板形或肋形结构突出到操作流体箱1的箱容积6中，但不与存储在箱容积6中的介质直接接触。在附图中，金属导热元件14仅包括单个肋状件15。导热元件14可以以具有扩大的表面积的热交换器主体的方式形成。导热元件14可例如由铝形成，并且可在生产操作流体箱1的过程中通过注模集成到箱壁中。

作为示例，操作流体箱1也可通过挤压吹塑或深冲来生产。在这种情况下，导热元件14可作为插入部分已放置到模具中。导热元件14直接连接至加热体9。例如，加热体9粘结在导热元件14的外侧和底侧上，并覆盖有绝缘结构16。加热体9可形成为由上述材料制成的电阻加热元件(ptc)。

附图标记的说明

1操作流体箱

2箱壁

3顶部

4底部

5侧壁

6箱容积

7挡板壁

8加强元件

9加热体

10容器

11箱壁2中的开口

12加热筒

13套环

14导热元件

15肋状件

16绝缘结构

17连接线缆