CN104968910A - 用于有冻结危险的添加剂的计量阀 - Google Patents

用于有冻结危险的添加剂的计量阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种计量阀(1)，该计量阀至少包括阀壳体(6)、通道(7)和阀体(2)，该阀体可以移动以便打开和关闭该计量阀(1)，该计量阀还具有弹簧(3)，该弹簧施加弹力到阀体(2)上且由此将阀体(2)保持在休止位置，其中，该弹簧(3)支撑在至少一个校准体(4)上，该阀体(2)、该弹簧(3)和该至少一个校准体(4)布置在该通道(7)中，该至少一个校准体(4)由支撑部件(13)支撑，该支撑部件通过材料结合的连接部(5)固定在阀壳体(6)中，其中，该支撑部件(13)的部段(14)从阀壳体(6)凸出。

Description

用于有冻结危险的添加剂的计量阀
技术领域
本发明涉及一种计量阀。这种计量阀可以用于计量来自处于压力下的存储器中的液体。
背景技术
计量阀特别适合于计量有冻结危险的液态添加剂。这种有冻结危险的液态添加剂例如是尿素水溶液。尿素水溶液在机动车领域中通常用于排气处理设备的排气净化。近年来，在机动车中，在排气处理设备中为了净化内燃机的排气越来越多地使用SCR方法(选择性催化还原)。在这种方法中，排气中的氮氧化合物被减少以形成无害的物质。为此，向排气处理设备输送尿素水溶液作为还原剂前体或输送氨作为还原剂。尿素水溶液被(通过高温)以热分解方式和/或(通过催化剂辅助)以水解方式转化为氨。排气中的氮氧化合物与氨反应形成无害的物质(特别是形成CO2、水和氮)。添加剂例如是尿素水溶液。
为了排气净化而广泛使用的是32.5％的尿素水溶液，可通过商标名称购买到这种尿素水溶液。该尿素水溶液在-11℃时冻结。这种低温可以在机动车领域中特别在长的停车时间期间出现。
SCR计量系统可以这样设计，使得在用于计量液态添加剂的计量阀中即使在这种停车时间期间也存在液态添加剂。SCR计量系统也就在停车情况下不会被排空。SCR计量系统因此必须这样设计，即该系统通过还原剂的冻结不会被损坏。同时，SCR计量系统的所有部件、特别是计量阀仍应是尽可能成本低的。
发明内容
本发明的目的是解决或至少缓解与现有技术有关的技术问题。它旨在特别提出一种有利的防止冻结的计量阀。
该目的通过根据独立权利要求1的计量阀实现。本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中给出。在权利要求中具体列出的特征能够以任意的、技术上合理的方式相互组合并且可以通过来自说明书的解释性的事实情况补充，其中展示出本发明的其它实施方式变体。
根据本发明的计量阀具有至少一个阀壳体，该阀壳体包括通道和阀体，该阀体是可动的，以便打开和关闭计量阀，该计量阀还具有弹簧，该弹簧施加弹力(弹簧力)到阀体上且由此将阀体保持在休止位置中，其中，弹簧支撑在至少一个校准体上，该阀体、该弹簧和该至少一个校准体布置在该通道中，该至少一个校准体由支撑部件支撑，该支撑部件通过材料结合的连接部固定在阀壳体中，其中，该支撑部件的部段从该阀壳体突出。
该计量阀优选地具有至少一个入口，液态添加剂能够通过该入口到达计量阀中。此外，计量阀优选地具有至少一个出口，液态添加剂能够通过该出口以定量的方式从计量阀输出。从入口到出口通过计量阀优选地存在一个流动路径，液态添加剂能够顺着该流动路径从入口到达出口，且该流动路径可通过阀体关闭。该流动路径在计量阀运行时至少部分地填充有液态添加剂。如果从入口到出口的流动路径应被开启，则阀体运动，以便打开计量阀。弹簧施加弹力到阀体上，由此阀体由弹簧保持在休止位置。在休止位置中，该阀体优选地通过弹簧和弹力相对于止挡部预加载。该弹簧支靠至少一个校准体。在装配计量阀时单独地确定校准体的位置，以便准确地调节由弹簧施加到阀体上的弹力。
该通道—优选至少分段地—形成通过计量阀的流动路径(优选从该至少一个入口到该至少一个出口)。阀壳体优选地设计为铸件，通道被铸造入该铸件中。也可能的是，通道是钻入或铣入到阀壳体中的。阀壳体优选地由金属制成。阀壳体也可以由板材制成。材料结合的连接部例如可以是钎焊连接部或熔焊连接部。
校准体和支撑部件的材料以及计量阀的材料或阀壳体的材料在材料结合的连接部的区域中优选是金属的。熔焊连接部优选是金属的熔焊连接部，其中，支撑部件的金属材料和阀壳体的金属材料相互融合。熔焊连接部优选在保护气体的存在下制造，以便在熔焊过程期间使得氧气远离熔焊位置且确保熔焊连接部的特别高的质量。
计量阀中的冻结的液态添加剂可以向计量阀的邻接于该液态添加剂的部件上施加非常大的力。特别地，基于水的液态添加剂(例如尿素水溶液)在冻结时膨胀，由此可以产生非常大的压力。已经证明，借助于与支撑部件的材料结合的连接，校准套筒可以如此固定在阀壳体中，使得不会由于出现的冰压力而导致校准套筒的持续移动或变形。因此也不会持续地改变由弹簧施加到阀体上的弹力。
计量阀除了阀体、弹簧和校准体之外还可以包括其它部件，例如驱动单元、密封件等。计量阀的驱动单元通常包括电驱动器。该驱动器一般能够向阀体上施加一个力，该力反作用于弹力以便打开计量阀。如果由驱动器向阀体上施加的力超过所述弹力，则阀体和计量阀以打开的方式运动。阀体随后开启从计量阀的该至少一个入口到该至少一个出口的流动路径。由驱动器施加到阀体上的力通常是磁力。阀体因此优选地具有至少一个由金属制成的部段，从而使得驱动器的磁力能够作用到阀体上。
材料结合的连接部被以相对较小的技术投入集成到计量阀的制造中，特别是当除了计量阀与校准体之间的压紧(压配合)连接部之外还形成有材料结合的连接部时。已经证明，如要制造更坚固的压紧连接部则投入明显更大，因为为此必须将整个计量阀壳体设计得明显更坚固，以便能持续地吸收压紧连接部的较大的力。证明为特别有利的是，压紧连接部以及所述的材料结合的连接部可在支撑部件上用于固定校准体，因为随后将用于保持校准体的力(在冰压力下也是这样)分配到两个不同的连接部上并且由此在没有计量阀的更坚固设计的情况下也能确保校准体的安全定位。
支撑部件优选地直接贴靠在校准体上。支撑部件使得校准体延长。支撑部件的部段优选这样设计，使得支撑部件支撑在用于计量阀的阀支架上。部段在阀壳体上所突出的长度优选被相应地选择。由此可以进一步增大用于保持校准体的力。阀支架例如是在输送设备中的用于计量阀的接纳部，该输送设备用于将液态添加剂添加给排气处理设备。支撑部件的延长能够特别地在那里实现与阀壳体的材料结合的连接和/或减小上游的流入量(空腔)和/或将用于支撑部件的导向件/支座设置在阀壳体之外。
此外对于计量阀有利的是，校准体是套筒形的，通道具有这样的通道部段，在该通道部段中能够定位校准体，以便由此调节施加到阀体上的弹簧弹力。支撑部件优选同样是套筒形的且定位在通道部段中。
通道优选分段圆柱形地形成且优选地具有圆形的横截面。套筒形的校准体优选这样适配于通道的圆柱形形状，使得校准体贴靠在通道的壁部上，由此液态添加剂不会在校准体与通道壁之间流过，而是用于液态添加剂的流动路径延伸经过套筒形的校准体。校准体优选地具有(端侧的)支撑部段，弹簧支撑在该支撑部段上。弹簧的作用在阀体上的弹力优选地在弹簧的与阀体对置的端部上作用在校准体上。弹簧在阀体与校准体之间拉紧。优选圆柱形形成以使得校准体能够定位在其中的通道部段优选地比校准体构造得略微更长，使得校准体在通道部段中的位置在一个区域中可以变化，以便补偿弹簧的上述的制造公差。
对于计量阀还有利的是，阀体在休止位置贴靠在关闭座(Schliesssitz)上，计量阀在休止位置被关闭且阀体为了打开计量阀而能够反作用于弹力远离关闭座运动。关闭座优选地形成了计量阀或阀壳体的、阀体在该休止位置贴靠在其上的点。当阀体贴靠在关闭座上时，阀体和关闭座共同优选地中断了通过计量阀从入口到出口的流动路径。在休止位置中，该计量阀优选地被关闭。
对于计量阀还有利的是，校准体通过压紧连接部与计量阀相连。校准体(如上面已经描述地)优选地定位在计量阀中的通道的通道部段中。优选是套筒形的校准体优选地能够沿径向变形。因此校准体可以首先定位在通道部段中并且随后沿径向膨胀，以便被压靠向通道的壁部。这种变形优选地不改变校准体沿轴向(沿通道)的定位，所述改变可能影响由校准体施加到弹簧上的弹力。
对于计量阀还有利的是，计量阀具有开口，待计量的流体能够通过该开口到达计量阀中，此外，校准体和支撑部件从弹簧一直延伸到该开口，且材料结合的连接部形成在支撑部件的外表面上和开口上。支撑部件不仅一直延伸到开口，而且还以一个部段越过开口。
所述开口优选地同时也是用于液态添加剂进入计量阀中的入口。此外，该开口优选地同时是通过计量阀进入通道中的进口，通道部段布置在该通道中，在该通道部段中放置有校准体。由于校准体和支撑部件从弹簧一直延伸到开口，因此能直接在开口上设置材料结合的连接部。因此可容易地接近材料结合的连接部的位置且能以低投入制造材料结合的连接部。
特别优选的是，材料结合的连接部环绕地形成在支撑部件的外表面上。支撑部件的外表面在支撑部件的从阀壳体中凸出的部段上例如对于焊接器材来说是容易接近的。此外，外表面与阀壳体直接接触。因此有利的是，在那里制造(环绕的)材料结合的(熔焊)连接部。
在本发明的范围内也提出一种机动车，该机动车至少具有内燃机、用于净化内燃机的排气的排气处理设备和用于输送添加剂到排气处理设备中的输送设备，该输送设备具有根据本发明的计量阀。
附图说明
下面将根据附图详细说明本发明以及技术领域。附图示出特别优选的实施例，然而本发明不限于该实施例。特别要指出，附图和特别是所示的大小比例仅为示意性的。图中示出：
图1：在关闭状态中的计量阀的实施变体，
图2：计量阀的细节，和
图3：具有计量阀的机动车。
具体实施方式
图1示出具有阀壳体6的计量阀1，通道7通过该阀壳体延伸。在通道7中布置有阀体2。阀体2通过弹簧3在计量阀1中或在阀壳体6中或在通道7中张紧。为此，弹簧3抵靠校准体4被支撑。校准体4、弹簧3和阀体2经过通道7的开口11被装入到阀壳体6中。校准体4在此位于通道7的通道部段8中。弹簧3向阀体2上施加限定的力，该力将阀体2压向关闭座9，且计量阀1由此关闭。阀体2可以通过未示出的驱动器反向于由弹簧3施加的弹力运动，使得阀体2移动离开关闭座9并由此开启通过计量阀1从入口21到出口22的流动路径10且由此打开计量阀1。计量阀1或计量阀1的阀壳体6优选地在外表面上具有密封件23，通过该密封件使得计量阀1能够被流体密封地装入未示出的输送设备中，通过该输送设备可以向排气处理设备中输送液态添加剂。在这种输送设备中，计量阀1的任务是，调节由输送设备所输送的液态添加剂的量。
校准体4支撑在支撑部件13上。支撑部件13支撑该校准体4。材料结合的连接部5在支撑部件13上的外表面12上形成在支撑部件13的部段14的区域中，其中，该部段14从阀壳体6中凸出。由此将材料结合的连接部5布置在开口11附近。用于形成材料结合的连接部5的工具因此不必非常深地进入通道7中，而是可以保留在开口11附近。
图2示出计量阀的细节。可以看到支撑部件13的一部分和阀壳体6的一部分。支撑部件13形成为套筒形的且在此仅示出了穿过支撑部件13的壁部的一个截面。材料结合的连接部5在支撑部件13的外表面12上形成在部段14中，该部段从阀壳体6中向外延伸。材料结合的连接部5可以环绕地沿支撑部件13的整个外表面12线形地形成。
图3示出机动车15，该机动车具有内燃机16、用于净化内燃机16的排气的排气处理设备17。机动车15也具有储罐19，在该储罐中储存有液态添加剂(例如尿素水溶液)。来自储罐19的液态添加剂可以通过供给单元20(例如泵)供给到输送设备18。在输送设备18中设有计量阀1，通过该计量阀可以向排气处理设备17输送液态添加剂。
附图标记列表：
1  计量阀
2  阀体
3  弹簧
4  校准体
5  材料结合的连接部
6  阀壳体
7  通道
8  通道部段
9  关闭座
10 流动路径
11 开口
12 外表面
13 支撑部件
14 部段
15 机动车
16 内燃机
17 排气处理设备
18 输送设备
19 储罐
20 供给单元
21 入口
22 出口
23 密封件。

Claims (5)

1.一种计量阀(1)，该计量阀至少具有阀壳体(6)，该阀壳体包括通道(7)和阀体(2)，该阀体能够移动以便打开和关闭该计量阀(1)，该计量阀还具有弹簧(3)，该弹簧施加弹力到阀体(2)上并且由此将该阀体(2)保持在休止位置，其中，该弹簧(3)支撑在至少一个校准体(4)上，该阀体(2)、该弹簧(3)和该至少一个校准体(4)布置在该通道(7)中，该至少一个校准体(4)由支撑部件(13)支撑，该支撑部件通过材料结合的连接部(5)固定在阀壳体(6)中，其中，该支撑部件(13)的部段(14)从该阀壳体(6)凸出。
2.根据权利要求1所述的计量阀(1)，其特征在于，所述校准体(4)是套筒形的，该通道(7)具有通道部段(8)，该校准体(4)能定位在该通道部段中，以便由此调节由弹簧(3)施加到阀体(2)上的弹力。
3.根据前述权利要求中任一项所述的计量阀(1)，其特征在于，所述校准体(4)通过压紧连接部(10)与计量阀(1)相连。
4.根据前述权利要求中任一项所述的计量阀(1)，其特征在于，所述计量阀(1)具有开口(11)，待计量的流体能通过该开口到达计量阀(1)中，此外，校准体(4)和支撑部件(13)从弹簧(3)一直延伸到该开口(11)，材料结合的连接部(5)形成在该支撑部件(13)的外表面(12)上和该开口(11)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的计量阀(1)，其特征在于，所述材料结合的连接部(5)环绕地形成在支撑部件(13)的外表面(12)上。
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