CN104955669B - 填充口颈总成以及制造这种填充口颈总成的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种填充口颈总成，其具有用于向储箱中供给液体的主要通道和用于从储箱中排出气体的附属通道。主要通道包括管状主体(1)，该管状主体具有用于接收填充嘴的第一端部和用于将液体排放到储箱中的第二端部。附属通道包括第一部分和第二部分，第一部分为与管状主体(1)一体模制成型的通道，而第二部分由主体(1)外部上的特征与单独成型的部件(2)协作构成。

Description

填充口颈总成以及制造这种填充口颈总成的方法
技术领域
本发明涉及车辆液体储箱总成领域，更具体地涉及用于车载液态排放气体添加剂储箱的填充口颈，其中所述储箱例如为配置有基于燃油的内燃机的车辆中被配备为用于实施排放气体中的NOx选择性催化还原(英文为“selective catalytic reduction”，缩写为SCR)的尿素溶液储箱。
背景技术
有关车辆和重型货运车辆排放的法律要求减少氮氧化物NOx在大气中的排放。一种已知的实现该目的的方式在于使用SCR工艺，该工艺允许通过在排放线中注入还原剂(一般为氨)来减少氮氧化物。该氨可以来自于氨前驱物溶液的热解，该溶液的浓度可以是共晶体浓度。该氨前驱物一般是尿素溶液。
通过使用SCR工艺，在以最优效率燃烧的期间在燃机中产生的大量的NOx在离开燃机时在催化剂中被处理。该处理要求使用浓度精确并且质量极高的还原剂。由此准确地计量溶液并将其注入排放气体流中，在该排放气体流中，还原剂先水解，然后将氮氧化物NOx转化为氮气N2和水H2O。
为此，必须给车辆配备包含添加剂(一般为尿素)溶液的储箱，以及用于计量所需要的添加剂的量并将其注入到排放线中的设备。
车辆液体储箱(例如上述的尿素储箱)必须定期重新填充。为此，储箱具有填充开孔，其配备有填充口颈，该填充口颈延伸到车辆周边上的一个合适的位置或延伸到车辆之外(可能地被翻盖或罩子遮盖)。由于储箱一般是闭合空间，存在于储箱内部的气体/蒸汽混合物被在填充操作期间进来的液体移开。该混合物试图通过在填充口颈内部向上流动而流出储箱，并部分地将进来的液体向填充口颈上方推回，导致非常不期望地将尿素喷洒到填充口颈之外。
由本申请人名下的FR 2 936 837 A1已知为填充口颈配备一体成型的通气管。然而，考虑到该车辆上可供使用的空间的稀缺，该申请中披露的布置并没有提供足够紧凑的解决方案，并且这种布置并不特别容易生产。
发明内容
本发明的一个主题在于提供一种至少部分地克服这些缺陷的填充口颈总成。
根据本发明的一个方面，提供了一种填充口颈总成，其具有用于向储箱中供给液体的主要通道和用于从所述储箱中排出气体的附属通道，其中，所述主要通道包括管状主体，该管状主体具有用于接收填充嘴的第一端部和用于将所述液体排放到所述储箱中的第二端部，并且，所述附属通道包括第一部分和第二部分，所述第一部分为与所述管状主体一体模制成型的通道，而所述第二部分由所述主体外部上的特征与单独成型的部件协作构成。
主要通道允许填充储箱，而附属通道则是完整的通风管道，其为蒸汽流出储箱提供无障碍路径并消除任何从储箱向外的回喷。通过使用该创新性的布置，车辆上的空间(这是稀缺资源)得到最小化。
主体和单独成型的部件是易于生产的部件。封盖能很容易地布置到主体上，例如通过粘接或焊接。
主体外部上的特征可以是一组凸纹、凹槽、卡夹、快速连接管接头、或其他任何适于通过与单独成型的部件协作而构成通道部分的形状。该特征还可以被成型为使得该特征方便接收和/或附接该单独部件。该特征尤其可以包括一个或多个卡夹件、凸舌-凹槽连接的元件、焊接或粘接凸缘，或类似元件。
在符合本发明的填充口颈的一个实施例中，所述单独成型的部件包括管，而所述特征则包括用于附接该管的接口。
该特征可以还包括用于将所附接的管维持在其位置上的卡夹件。
在符合本发明的填充口颈的一个实施例中，所述单独成型的部件包括封盖，该封盖与所述特征协作以产生包围罩，该包围罩在其各个端部处具有开口，所述开孔中的第一个提供该包围罩与所述附属通道的第一部分之间的流体联通。
该实施例的一个优点在于避免劳动密集并易于出错的安装单独的通风接头/管道。主体外部上的特征可以是一组凸纹、凹槽、或任何其他适于通过用具有合适形状的封盖来覆盖该特征而构成呈通道形状的包围罩。主体、该特征、和/或封盖的形状被选择为使得该包围罩在其端部处具有开口，即该包围罩构成具有蒸汽入口和蒸汽出口的开口的通道。开口中的一个构成与附属通道的一体模制成型的第一部分的接口。第二开口可以例如通向大气中，或具有被成型为与进一步的管路连接的接口。
在符合本发明的填充口颈总成的一个实施例中，主体和封盖是单独的注塑模制的塑料部件。
鉴于符合本发明的填充口颈总成的几何构造设计，所必需的两个部件特别适于通过注塑模制来制造。
在符合本发明的填充口颈总成的一个实施例中，主体和封盖大体上由HDPE构成。
该材料的优点在于对于尿素是不可渗透的，甚至(在经过合适的表面处理之后)对于例如燃料的碳氢化合物是不可渗透的。并且，该材料提供了良好的与同样由HDPE制成的储箱的焊接兼容性。
在符合本发明的填充口颈总成的一个实施例中，开口中的第二个是主体中接近第一端部的开孔。
在该布置中，附属通道在第一端部处与主要通道汇合。该布置的优点在于第一端部处无需单独的管路以将排出的蒸汽引走。
在一个具体实施例中，第一端部设有凸缘或螺纹，而开口中的第二个布置在所述凸缘或螺纹与填充操作期间填充嘴的端部所在的区域之间。
该布置特别有利，这是因为该布置能够排出蒸汽而不影响主要通道第一端部处的尺寸限制。这些尺寸限制是由使用标准化的螺纹或凸缘尺寸以及标准化的主要通道直径(与要用于填充储箱的填充嘴的直径相关)所导致。并且，通过将第二开口布置在填充口端部上游，能够避免意外地通过第二开口排出液体。
根据本发明的一个方面，提供了一种排放气体液态添加剂供给系统，该系统包括具有填充开孔的储箱，以及安装在填充开孔上的如上所述的填充口颈总成。
根据本发明的一个方面，提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的排放气体液态添加剂供给系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造填充口颈总成的方法，其中所述填充口颈总成具有用于为储箱供给液体的主要通道和用于从储箱排出气体的附属通道，该方法包括：制造构成主要通道的管状主体，该管状主体具有一体模制成型的第一部分和位于主体外部上的特征；制造单独的部件；以及，在该特征处将单独的部分组装到主体上；使得该特征和该单独部件协作，以构成附属通道的第二部分。
在符合本发明的方法的一个实施例中，主体、特征、封盖被成型为能够产生包围罩，该包围罩在其各个端部处具有开口，这些开口中的第一个提供该包围罩与附属通道的第一部分之间的流体联通。
在符合本发明的方法的一个实施例中，主体和封盖通过注塑模制来制造。
在符合本发明的方法的一个实施例中，主体和封盖大体上由HDPE制成。
符合本发明的实施例的系统、车辆、方法的技术效果和优点在根据情况做必要修正后对应于符合本发明的填充口颈总成的相应实施例的技术效果和优点。
附图说明
现在参照附图来说明本发明的实施例的这些和其他方面和优点，在这些附图中：
-图1示出了符合本发明的一个实施例的填充口颈总成的总体架构；
-图2示出了符合本发明的一个实施例的填充口颈总成的仰视图；
-图3示出了符合本发明的一个实施例的填充口颈总成的典型使用；
-图4示出了如图3所示的布置中的充装结束状态；以及
-图5示出了如图3所示的布置中的正常操作状态。
具体实施方式
本文所用的术语“尿素”指的是任何包含尿素的溶液(一般为水溶液)。这包括水/尿素共晶体溶液，这种溶液具有质量标准：例如，根据标准DIN 70070，在溶液(商业尿素溶液)的情况下，尿素含量在31.8％至33.2％之间(在重量上的)(即重量上32.5％+/-0.7％)，因此，可用的氨的量在18.0％至18.8％之间。该术语还包括也呈水溶液形式的尿素/甲酸铵混合物，该混合物以商业名称DenoxiumTM销售，其产品之一(Denoxium-30)包含与溶液同等量的氨。后者的优点在于仅在-30℃(而不是-11℃)才开始冻结，但缺点在于与可能的甲酸释放相关的腐蚀问题。在水/尿素共晶体溶液的情况下，本发明特别有利。
SCR工艺对于具有柴油发动机的车辆和某些具有汽油发动机的车辆特别有用。
用于本发明的实施例中的尿素储箱可以由任何材料制成，优选地由在化学上能抵抗尿素的材料制成。一般性地，该材料为金属或塑料。聚烯烃、特别是聚乙烯(更特别是高密度聚乙烯，缩写为HDPE)是优选的材料。
一般来说，符合本发明的填充口颈总成提供用于向储箱中供给液体(尤其是尿素)的主要通道，和用于从所述储箱中排出气体(尤其是空气和尿素蒸汽混合物)的附属通道。
符合本发明的填充口颈总成理想地仅由两个部分构成：一体地成型的主体和可分离的部分。该可分离部分的形式可以是管或盖子。术语“盖子”用意广泛；可以由大致平或弯曲的材料(优选地为塑料)部件构成，该部件与主体表面上匹配的特征(例如：凸缘、凸纹、凹槽、突出、或凸起)协作，以与其耦合，从而构成闭合空腔，该闭合空腔建立起构成下述附属通道的相关开口之间的流体联通。
尽管主体是一体地成型的，主体在几何构造和外观上由两个部分构成。每个部分都具有贯穿该主体延伸的主要管状空腔(例如圆柱形通道)。这些空腔连接在一起，以构成主要通道。即使是在主体由单一(例如直的)管状形状构成的情况下，附属通道也是由两个部分构成：第一部分，其为模制在主体上的管状形状；第二部分，其由附接的盖子构成，该盖子在主体外部上封闭一定量的空间，该空间与第一部分流体联通。由此，在这种情况下，主体也类似地被称为具有两个部分，其第一部分的范围大致与附属通道第一部分的范围重合，而其第二部分的范围则大致对应于主体剩余的部分。
由此，在“第一”部分中，主体具有构成主要通道的空腔，并且还具有贯穿主体延伸并与其主要管状空腔分离的附属管状空腔(例如平行的另一圆柱形通道)。该附属空腔一般具有比主体小得多的直径，这是因为该附属空腔仅需要运送气体流，不运送液体。
优选地，主体的两个部分在几何构造上被配置为相互成一定角度。两个部分之间的内角优选地在90°至180°范围内，更优选地在大致115°和155°之间。考虑到接受填充嘴的端部需要对于终端使用者处于合适的角度，成一定角度的配置一般提供了可用空间的更优化的利用。最优角度取决于使用本发明的填充口颈总成的具体情况的空间限制条件。
参照一个优选取向进一步说明本发明，在该优选取向中，第一部分被设置为处于储箱一侧，而第二部分被设置为处于在填充操作期间引入液体尿素的一侧。
第二部分优选地具有允许其主要管状空腔与外部之间流体联通的穿孔。该穿孔允许附属通道(由第一部分的附属空腔和盖子之下形成的空腔构成)与主要通道优选地在自由端部附近交汇。在优选取向中，所述“自由端部”是在其位置处填充嘴或填充瓶被引入到填充头部的端部。该布置允许溢出的蒸汽在填充端部处被(例如与填充嘴集成在一起的吸气单元)捕获，并确保在完成填充操作时仅需封闭一个开口。
两个部分可选地相互成一定角度(即其构成“肘形”)，使得附属管状空腔的一个开放端部处于所述角度附近。
为了完全构成附属通道，在主体上这样地布置盖子，以使得构成闭合空腔，该闭合空腔使附属管状空腔的开放端部与第二部分的穿孔流体连通。
由此，仅使用两个易于生产的部分就构成非常紧凑的双通道填充口颈。
图1示出了填充口颈总成的一个优选架构。该图示出最终组装部件包括的两个组件：模制的填充口颈1和通风封盖2。用合适的技术(例如：热板焊接、振动焊接、超声波焊接)将通风封盖2焊接在模制的填充口颈1上。两个组件优选地为注塑模制塑料件。模制的填充口颈1优选地包括用于焊接在SCR储箱壳上的焊接凸缘3和用于连接可在市场上获得的尿素再填充瓶和设备的螺纹4。
图2示出了填充口颈总成的仰视图。通气管道5被模制在填充口颈内的上部，以将蒸汽运送到储箱壳之外。
图3示出了安装在储箱壳7中的填充口颈总成6的典型应用，以及在通过喷嘴8填充储箱时所产生的从储箱穿过填充口颈的蒸汽流路径。经由喷嘴8将液体尿素(由向下的箭头示出)引入到填充口颈中。储箱壳中的蒸汽(向上的箭头)被液体移开，在填充口颈的通道中向上流动，并在喷嘴端部之后被引入填充口颈，从而使该蒸汽流入大气而不与注入的液体流混合。
图4示出了填充结束状态。填充口颈中的流体通道被在储箱中上升的液体遮盖，切断通风流，并且导致喷嘴关闭并结束填充事件。
图5示出了安装有填充盖9的正常操作状态。填充盖9阻止蒸汽流入大气，该填充盖封闭填充口颈总成6的端部。
本发明还涉及一种用于制造填充口颈总成的方法，其中所述填充口颈总成包括用于向储箱中供给液体的主要通道和用于从储箱中排出气体的附属通道，所述方法包括：制造构成主要通道的管状主体；制造与主体一体模制成型的附属通道的第一部分；制造主体外部上的特征；制造封盖；以及将封盖在该特征处与主体接合；其中，主体和封盖被成型为能够产生包围罩，该包围罩在其各个端部处具有开口，开口中的第一个提供包围罩与附属通道的第一部分之间的流体联通。
在该示例性方法中，附属通道由模制在主体上的第一部分和由包围罩构成的第二部分构成，其中所述包围罩由主体的特征(例如：凸起部分)与封盖构成，该包围罩与第一部分端对端地流体联通，并在其另一端部处提供蒸汽出口。
填充口颈总成还可以由一种用于制造填充口颈总成的方法来制造，其中所述填充口颈总成提供用于向储箱中供给液体的主要通道和用于从储箱中排出气体的附属通道，该方法包括：制造一体地成型的主体，该主体包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分的每个都具有贯穿该部分延伸的主要管状空腔，各个主要管状空腔构成主要通道；制造封盖；并将封盖与主体接合；其中，该第一部分具有贯穿该部分延伸的附属管状空腔，其与该第一部分的主要管状空腔分开；其中，第二部分具有允许该第二部分的主要管状空腔与外部之间流体联通的穿孔；其中，第一部分和第二部分成型为相互成一定角度，使得附属管状空腔的开放端部位于该角度的附近；并且其中，封盖被以能够通过构成闭合空腔而建立附属通道的方式布置在主体之上，该闭合空腔连接附属管状空腔的开放端部与所述第二部分的穿孔。
主体和封盖优选地由注塑模制来制造。主体和封盖优选地大体上由HDPE制成。
封盖优选地焊接在主体上。
根据本发明的一个实施例，提供了一种填充口颈总成，该填充口颈总成具有用于向储箱中供给液体的主要通道和用于从储箱中排出气体的附属通道，该填充口颈总成包括一体成型的主体，和封盖；其中，主体包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分的每个都具有贯穿该部分延伸的主要管状空腔，各个主要管状空腔一起构成主要通道；其中，第一部分具有贯穿该部分延伸的附属管状空腔，其与该部分的主要管状空腔是分开的；其中，第二部分具有允许该部分的主要管状空腔与外部之间流体联通的穿孔；其中，第一部分和第二部分成型为相互成一定的角度，使得附属管状空腔的开放端部位于该角度的附近；并且其中，封盖被以能够通过构成闭合空腔而建立附属通道的方式布置在主体之上，该闭合空腔连接附属管状空腔的开放端部与所述第二部分的穿孔。
鉴于符合本发明的填充口颈总成的几何构造设计，所必需的两个部分特别适于通过注塑模制来制造。优选地，主体和封盖大体上由HDPE制成。
本发明还涉及一种排放气体液态添加剂供给系统，该系统包括具有填充开孔的储箱和如上所述的、安装在该填充开孔上的填充口颈总成。优选地，第一部分布置在储箱一侧，而第二部分则布置在填充操作期间引入添加剂的一侧。本发明还涉及配备有这种排放气体液态添加剂供给系统的车辆。
尽管某些特征和优点仅在上文中参照符合本发明的实施例的填充口颈总成来说明，本领域的技术人员能理解，这些特征及其对应的优点同样适于用于制造该填充口颈总成的方法。
尽管本发明参照以上有限数量的实施例来描述，这是为了示意性地说明而不是限制本发明，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种填充口颈总成(6)，其特征在于，该填充口颈总成具有用于向储箱(7)中供给液体的主要通道和用于从所述储箱(7)中排出气体的附属通道，其中，所述主要通道包括管状主体(1)，该管状主体具有用于接收填充嘴的第一端部和用于将所述液体排放到所述储箱(7)中的第二端部，并且，所述附属通道包括第一部分和第二部分，所述第一部分为与所述管状主体(1)一体模制成型的通道，而所述第二部分由所述主体(1)外部上的特征与单独成型的部件(2)协作构成。
2.如权利要求1所述的填充口颈总成(6)，其中，所述单独成型的部件(2)包括管，而所述特征包括用于附接所述管的接口。
3.如权利要求1所述的填充口颈总成(6)，其中，所述单独成型的部件包括封盖，该封盖与所述特征协作以产生包围罩，该包围罩在其每个端部处具有开口，所述开口中的第一个提供所述包围罩与所述附属通道的第一部分之间的流体联通。
4.如权利要求3所述的填充口颈总成(6)，其中，所述开口中的第二个为所述主体(1)中的接近所述第一端部的开口。
5.如权利要求4所述的填充口颈总成(6)，其中，所述第一端部设有凸缘或螺纹，并且，所述开口中的第二个布置在所述凸缘或螺纹与填充操作期间填充嘴的端部所在的区域之间。
6.如权利要求3或4所述的填充口颈总成(6)，其中，所述主体(1)和所述封盖(2)主要地由HDPE制成。
7.一种排放气体液态添加剂供给系统，其特征在于，该系统包括具有填充开孔的储箱(7)，和安装在所述填充开孔上的如上述权利要求中任一项所述的填充口颈总成(6)。
8.一种车辆，其特征在于，该车辆包括如权利要求7所述的排放气体液态添加剂系统。
9.一种用于制造填充口颈总成(6)的方法，其特征在于，所述填充口颈总成具有用于向储箱(7)中供给液体的主要通道和用于从所述储箱(7)中排出气体的附属通道，所述方法包括：
-制造构成所述主要通道的管状主体(1)，该管状主体具有一体模制成型的所述附属通道的第一部分，以及位于所述主体(1)外部上的特征；
-制造单独的部件(2)；以及
-在所述特征处将所述单独的部件(2)组装到所述主体(1)上，使得所述特征和所述单独的部件(2)协作，以构成所述附属通道的第二部分。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述单独成型的部件包括封盖，所述主体、所述特征、所述封盖被成型为能够产生包围罩，该包围罩在其各个端部处具有开口，所述开口中的第一个提供所述包围罩与所述附属通道的第一部分之间的流体联通。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述主体(1)和所述封盖(2)通过注塑模制来制造。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述主体(1)和所述封盖(2)主要地由HDPE制成。
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