CN107269358A - 具有阀门配置组件的scr‑设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车的SCR设备,包括罐、喷射设备、液体管道、输送泵、阀门配置组件,该SCR设备的特征在于:阀门配置组件构造成:当阀门配置组件的罐侧上的液体管道内的罐侧的压力在数量上比阀门配置组件的喷射设备侧上的液体管道内的喷射设备侧的压力大得小于喷射阈值时中断从罐到喷射设备的液体管道内的喷射流;当罐侧的压力在数量上比喷射设备侧的压力大至少喷射阈值时允许喷射流通过,阀门配置组件构造成:当喷射设备侧的压力在数量上比液体管道内的罐侧的压力大得小于回流阈值时中断从喷射设备到罐的液体管道内的回流,当喷射设备侧的压力在数量上比液体管道内的罐侧的压力大至少回流阈值时允许通过,喷射阈值在数量上大于回流阈值。

Description

具有阀门配置组件的SCR-设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于机动车的SCR-设备,其包括:一个用于储存还原液体,特别是 水状的尿素溶液的罐;一个用于将还原液体喷射到机动车的排气系统中的喷射设备;一个 用于将还原液体从罐输送到喷射设备的液体管道;一个用于在液体管道内输送还原液体的 输送栗;和一个存在于液体管道内的阀门配置组件。
背景技术
[0002] 例如由DE 10 2007 028 480 A1公知了一种这种类型的SCR-设备。这种公开的 SCR-设备在液体管道的上游的端部上具有一个阀门配置组件,其中阀门配置组件构造成用 于当罐内的还原液体的液位达到或低于最小液位时将液体管道封闭。
[0003] 通常众所周知,SCR-设备用于通过将还原液体,通常为水状的尿素溶液,喷射到机 动车的排气系统中还原那里存在的氮氧化物和由此降低车辆的有害物质排放。
发明内容
[0004] 当前本发明的目的是如下地进一步发展文首述及的SCR-设备,即只有当输送栗在 运行时还原液体流才能够至少沿着从罐到喷射设备的流动方向流动。当输送泵不运行时, 应该中断还原液体流在液体管道内至少沿着从罐到喷射设备的所述方向的流动。通过这种 方式可以实现非常精确的喷射控制。另外,这一点使SCR-设备的拆卸更加简单,因为这样可 以防止或者至少在数量上大幅限制还原液体从SCR-设备中的非预期的泄漏。
[0005] 为此在现有技术中已经存在一个解决方案,然而该解决方案在结构上过分复杂: TO 2015/078777 A1为此提出在输送泵内设置一个虹吸管,该虹吸管防止非预期的流体流。
[0006] 本发明通过文首述及类型的SCR-设备,然而在无需改变输送栗的情况下实现文首 述及的目的,在所述SCR-设备中阀门配置组件构造成用于:当阀门配置组件的罐侧上的液 体管道内的罐侧的压力在数量上比阀门配置组件的喷射设备侧上的液体管道内的喷射设 备侧的压力大得小于喷射阈值时中断从罐到喷射设备的液体管道内的喷射流;和当罐侧的 压力在数量上比喷射设备侧的压力大至少喷射阈值时允许喷射流通过,和阀门配置组件构 造成用于:当喷射设备侧的压力在数量上比液体管道内的罐侧的压力大得小于回流阈值时 中断从喷射设备到罐的液体管道内的回流,和当喷射设备侧的压力在数量上比液体管道内 的罐侧的压力大至少回流阈值时允许回流通过,其中喷射阈值在数量上大于回流阈值。
[0007] 由此保障了只有当通过输送栗的运行在阀门配置组件的朝向罐的罐侧与阀门配 置组件的朝向喷射设备的喷射设备侧之间存在一个充分的压差时还原液体才在液体管道 内流动。如果与此相反将输送栗停止的话,相应的压差不再存在,因而至少喷射流不能再超 过阀门配置组件。
[0008] 通过在数量上不同的阈值作用在于:对于从喷射设备到罐的还原液体的回流来说 比对于反向的喷射流来说更小的压差就足以使回流成为可能。由此在从罐到喷射设备的喷 射流结束之后可以利用较小的压差和因此还利用每个时间单位内的较小的体积流量实现 一个回流,以便能够为了在其内不向机动车的废气流中喷射还原液体的持续时间排空液体 管道。对于这个排空来说比用于产生喷射流所需的泵功率小的栗功率就足够了。
[0009]通常输送泵设置在罐与喷射设备之间的流动路径中。优选阀门配置组件设置在输 送泵与喷射设备之间。
[0010]为了确保只有充分纯净的还原液体从罐到达喷射设备,SCR-设备可以有益地包括 一个过滤器。优选要么这个过滤器设置在罐内,例如在还原液体从罐中取出位置的附近,要 么该过滤器可以设置在罐外,然后同样优选紧挨在还原液体从罐中取出位置的附近。作为 可选或补充,阀门配置组件可以设置在过滤器与输送栗之间,因此也可以设置比仅仅一个 更多的阀门配置组件。
[0011]所以优选将阀门配置组件设置在输送泵与喷射设备之间,因为然后在通过回流排 空液体管道时在阀门配置组件与输送栗之间没有残留在某些情况下不能再继续输送回罐 内的液柱。
[0012]为了尽可能彻底地排空液体管道,优选输送栗也设置在罐的附近,特别优选直接 设置在罐上或者甚至在罐内。输送泵为了节省空间地设置SCR-设备可以设置在罐的一个罐 壁上。
[0013]原则上可以考虑使用两个输送泵,第一输送栗用于实现喷射流和第二输送栗用于 实现回流。在这种情况中,每个单独设置的输送泵可以设置在一个独自的液体管道内。两个 单独的液体管道在罐侧至迟在共同的罐容积内相汇和在喷射设备侧至迟在注射喷嘴前的 一个共同的空腔内或者一个共同的液流部段内相汇。然后可以在液体管道中的每个内设置 各一个分阀门配置组件。然而这个设备费用显得比较高。
[0014]为了以尽可能小的设备和结构费用提供本发明SCR-设备,因此优选:输送泵是一 个双向运行的泵,该泵构造成用于既实现引起喷射流的压差也实现引起回流的压差。由此 通过输送泵上的输送方向的换向由一个和同一个输送泵既可以实现喷射流也可以实现回 流。所以一个液体管道就能够完全够用。
[0015]为了可靠地避免还原液体至少沿着喷射流方向,即沿着从罐到喷射设备的方向尽 管输送泵静止不动依然能够超过阀门配置组件,优选:喷射阈值大于一个流体静力的压力, 该压力通过直到罐的事先确定的额定最大填充高度为止注入的还原液体得以实现。在此外 众所周知的罐的结构形状的情况中罐的事先确定的额定最大填充容积与一个事先确定的 额定最大填充高度相同。因为当将一个众所周知的结构形状的罐填充到事先确定的额定最 大容积时,液面始终具有罐底上的相同的额定最大填充高度。如己经在文首表示的那样,对 于在SCR-设备的短暂的运行结束之后排空液体管道来说适度的压差足够将依然位于液体 管道内的还原液体输送回罐内。在此为了回流通常不超过3.51/小时的最大流动速率。优选 回流的最大流动速率在0与31/小时之间。
[0016]与此相比喷射流的最大流动速率较高,因为在此根据废气流必须将一定的质量流 量的还原液体喷射到废气中,以便能够充分程度地还原其内含有的氮氧化物。然而喷射流 的最大流动速率通常不超过71/小时和优选在3与61/小时之间。
[0017]如原则上优选的那样,如果为喷射流和回流仅仅使用一个唯一的液体管道的话, 还可以从喷射流和回流的不同的流动速率中清楚地看出其中使用的不同的输送泵功率。 [0018]输送泵优选是一个齿轮泵,该齿轮泵可以简单地通过改变旋转方向使它的输送方 向换向。
[0019] 为了可靠地中断液体管道内的液体流动,阀门配置组件可以具有至少一个阀体, 该阀体通过至少一个预紧装置沿着相反的有效方向不同强度地预紧在中断位置中。预紧装 置以本身众所周知的方式可以是一个预紧弹簧。然而预计装置可以与阀体是相同的,例如 当将一个柔韧的板簧用作阀体时。
[0020]原则上设置仅仅一个阀体就能够足够了,该阀体以它的中断位置-在该位置中它 中断流体流动-为出发点可以移动到一个通流位置中。例如唯一的阀体可以在阀门配置组 件内沿着相反的方向通过不同强度作用的预紧装置或者通过仅仅一个沿着两个可能的运 动方向中的仅仅一个作用的预紧装置以中断位置为出发点移入通流位置中。
[0021] 然而由于在使用仅仅一个唯一的阀体的情况中可能产生中断位置中的密封问题, 所以优选:阀门配置组件为了喷射流和回流中的每个流动具有一个单独的阀体,这些阀体 中的至少配属给喷射流的喷射阀体通过一个预紧装置预紧在中断位置中。通过将阀体预紧 在中断位置中可以保障阀门在无来自外部的作用的情况下中断液体管道内的液体流动。 [0022]文首述及的,为了在液体管道内使一方面喷射流和另一方面回流成为可能而在数 量上不同的压差可以通过一方面为了喷射阀体和另一方面为了回流阀体不同强度作用的 预紧装置得以实现。回流阀体也可以不设置预紧装置和通过收纳在罐内的还原液体的流体 静力的压力预加载在中断位置中。作为补充或可选,不同强度作用的压差也可以通过阀体 的相应的结构和不同大小的作用面得以实现,在这些作用面上液体管道内存在的压力作用 在阀体上。
[G023]作为阀体例如可以使用一个阀球或者一个本身众所周知的灯罩阀体。灯罩阀体通 常具有一个中心杆体,该杆体顺着杆体轴线可运动地将灯罩阀体支承在阀门外壳中。于是 灯罩阀体可以顺着它的杆体在中断位置-在该中断位置中它中断液体流动-与通流位置一在 该通流位置中它允许液体流动-之间移动。于是灯罩阀体在阀杆的一个长端上规定一个灯 罩状径向伸出的结构,该结构用于在中断位置中封闭阀门外壳内的通孔。优选灯罩阀体构 造成旋转对称的。
[0024] 然后在阀门配置组件具有多个阀体时,例如一个喷射阀体用于喷射流和一个回流 阀体用于回流,优选所有阀体构造成同样的,以便使装配更加简单。其中所有阀体可以是相 同的,以便避免在装配时搞错。相同的阀体可以通过不同的预紧件施加力,或者只有相同的 阀体的一部分可以与预紧件共同作用,而其他的部分则不能。
[0025]由于上面讨论的阀门配置组件设置在SCR-设备的液体管道内,在通过产生回流排 空液体管道之后能够以有益的方式在阀门配置组件上中断液体管道,例如为了更换阀门配 置组件与喷射设备之间的或阀门配置组件与输送栗之间的管道支路。此外,在本发明的有 益的发展设计中可以规定:液体管道在阀门配置组件的喷射设备侧上,优选直接在阀门配 置组件上,是可以常规分离的,优选可以与阀门配置组件的阀门外壳分离。常规的可分离性 是指无损的可分离性,例如通过设置各个液体管道段的相互间的可拆下的螺纹连接或/和 插接连接。
附图说明
[0026]下面将借助附图进一步详细地阐述本发明。其示出:
[0027]图1为本发明的SCR-设备的粗略示意图和
[0028]图2为范例性的阀门配置组件的横截面图,如它可以使用在图i的SCR_设备中的那 样。
具体实施方式
[0029]在图1中示出的是一般标注为10的本发明的SCR-设备。用于机动车内燃发动机的 废气中的氮氧化物还原的SCR-设备包括一个罐12,在该罐内可常规地直到一个额定填充高 度I6为止注入还原液体14,例如水状的尿素溶液。在图1中未示出注入管道和诸如此类,因 为它对于本发明的SCR-设备不起另外的作用。
[0030]通过一根液体管道I8可以将还原液体14输送到一个喷射设备20,在那里将它喷射 到在图1中未示出的排气系统内的内燃发动机的废气中。
[0031]为了将还原液体14从罐12输送到喷射设备2〇设置有一个输送泵22,例如形式为一 个可换向的齿轮泵。
[0032]如利用相反指向的箭头所表示的输送泵22既可以实现从罐12到喷射设备20的喷 射流E,也可以实现沿着从喷射设备2〇到罐12的相反的方向的回流R。如通过较小的,沿着回 流R的方向指向的三角所表示的那样,输送泵22沿着回流方向比沿着喷射流方向输送更小 的体积流量或质量流量。
[0033]为了净化输送到喷射设备20的还原液体14可以设置一个过滤设备24,该过滤设备 优选直接设置在罐12上或内。
[0034]为了保障只有在通过输送泵22在液体管道18内导致一个相应的压差时还原液体 14实际上才在液体管道18内流动,SCR-设备10包括一个阀门配置组件26,该阀门配置组件 优选设置在输送泵22与喷射设备20之间。作为补充或可选,一个阀门配置组件26'也可以设 置在罐12或过滤器24与输送栗22之间。
[0035]由于阀门配置组件26构造成用于当输送泵22非相应地运行时防止还原液体14从 罐12到喷射设备20的泄漏流,所以可以在阀门配置组件26与液体管道18,更确切地说阀门 配置组件26的喷射设备侧26a上的液体管道段18a之间设置一个根据运行可拆下的管道连 接28,该管道连接例如为了修理或/和维护使将液体管道18可常规地从阀门配置组件26上 拆下成为可能。相应的内容适用于液体管道18在阀门配置组件26的喷射设备侧26a上的重 新连接。
[0036] 阀门配置组件26的与喷射设备侧26a相反的,指向罐12并与这个罐连接的侧面26b 是阀门配置组件26的罐侧26b。
[0037] 在图2中粗略示意地示出阀门配置组件26的一个可能的结构。
[0038]阀门配置组件26可以具有一个阀门外壳30,阀体32和34能够可运动地设置在该阀 门外壳内。
[0039] 优选两个阀体32和34构造成相同的,在所示出的实例中构造成灯罩阀体。其中阀 体32是一个喷射阀体32,该喷射阀体如此长时间地中断喷射流E,直到阀门配置组件26的罐 侧26b与喷射设备侧26a之间的压差超过一个事先确定的压差为止。足以将喷射阀体32从在 图2中示出的中断位置移动到允许喷射流E的通流位置的压差在喷射阀体32的事先给定的 形状的情况下可以通过阀门弹簧36的弹簧刚度调节,喷射阀体32优选利用该阀门弹簧预紧 在图2示出的中断位置中。
[0040] 在中断位置中喷射阀体32将喷射流E穿过阀门配置组件26的通孔38和40封闭。 [0041]如此地选择支撑在喷射阀体32的阀杆的反向于阀罩的长端上的阀门弹簧36,即在 喷射阀体32的事先给定的形状的情况下这个喷射阀体在收纳在罐12内的还原液体14的流 体静力的压力的作用下保留在中断位置中,更确切地说即使在还原液体14直到它的额定最 大填充高度I6为止注入罐12内时。优选阀门弹簧36设计有一个安全裕度,该安全裕度使超 过罐12内的额定最大填充高度16成为可能,而由此产生的还原液体14的流体静力的压力不 能将喷射阀体32从中断位置中移出。
[0042]阀体34是回流阀体34,该回流阀体允许回流R通过并且对于喷射流E来说中断。 [0043]回流阀体34和它在阀门外壳30内的布置与喷射阀体32的那些相符,只是沿着相反 的方向,所以在注意方向差的情况下为了阐述回流阀体34参照前面提供的对喷射阀体32的 说明。
[0044] 压差-在该压差时回流阀体34允许回流R通过-在数量上小于使喷射阀体32从中断 位置中移出所需的压差。
[0045]在优选使用相同的阀体32和34的情况中可以通过使用较弱的阀门弹簧或者通过 完全省略阀门弹簧实现这个压差。
[0046]由于与喷射流E相比回流R通常以更小的流动速率进行,所以可以通过回流阀体34 保证脱离中断位置。在图2所示出的中断位置中的预紧是不必要的,反正通过阀门配置组件 26的罐侧26b上的还原液体14的流体静力的压力实现这个预紧。因此为了将回流阀体34从 在图2中示出的中断位置移动到通流位置中,对于回流R来说只需克服在阀门外壳30与回流 阀体34之间存在的摩擦力。
[0047]由此在不使用喷射设备20时,例如在关闭机动车和内燃发动机时,通过唯一的输 送泵22可以将至少在从输送栗22直到喷射设备20伸展的支路内的液体管道18排空,因而可 以将液体管道18的位于阀门配置组件26与喷射设备20之间的管道支路18a在无还原液体18 非预期洒出的情况下从阀门配置组件26上拆下。为此阀门配置组件26,特别是阀门外壳30 可以具有一个螺纹作为用于将阀门配置组件26与液体管道18连接的可拆下的连接装置28。 为了一旦需要将阀门配置组件26完全从液体管道18中移除,内螺纹可以设置在阀门配置组 件26的两侧上。阀门外壳30的罐侧26上的螺纹结构(Gewindeausbildung)标注为42。由此液 体管道的管接头为了实现不透液体的连接可以旋入内螺纹28和42内。

Claims (10)

1. 一种用于机动车的SCR-设备(10),其包括:用于储存还原液体(14),特别是水状的尿 素溶液的罐(1¾ ;用于将还原液体(14)喷射到机动车的排气系统中的喷射设备(20);用于 将还原液体(14)从罐(12)输送到喷射设备(20)的液体管道(18);用于在液体管道(18)内输 送还原液体(14)的输送泵(22);和存在于液体管道(18)内的阀门配置组件(26),其特征在 于:阀门配置组件(26)构造成用于:当阀门配置组件(26)的罐侧(26b)上的液体管道(18)内 的罐侧的压力在数量上比阀门配置组件(26)的喷射设备侧(26a)上的液体管道(18)内的喷 射设备侧的压力大得小于喷射阈值时中断从罐(12)到喷射设备(20)的液体管道(18)内的 喷射流(E);和当罐侧的压力在数量上比喷射设备侧的压力大至少喷射阈值时允许喷射流 (E)通过,和阀门配置组件(26)构造成用于:当喷射设备侧的压力在数量上比液体管道(18) 内的罐侧的压力大得小于回流阈值时中断从喷射设备(20)到罐(12)的液体管道(18)内的 回流(R),和当喷射设备侧的压力在数量上比液体管道(18)内的罐侧的压力大至少回流阈 值时允许通过,其中喷射阈值在数量上大于回流阈值。
2. 根据权利要求1所述的SCR-设备(10),其特征在于:阀门配置组件(26)设置在输送泵 (22)与喷射设备(20)之间。
3. 根据权利要求1所述的SCR-设备(10),其特征在于:它包括过滤器(24),其中阀门配 置组件(26)设置在过滤器(24)与输送泵(22)之间。
4. 根据权利要求2或3所述的SCR-设备(10),其特征在于:输送栗(22)是双向运行的栗, 该泵构造成用于既实现引起喷射流⑻的压差也实现引起回流⑻的压差。
5. 根据前述权利要求中任意一项所述的SCR-设备(10),其特征在于:罐(12)具有事先 确定的额定最大填充高度(16),其中喷射阈值大于流体静力的压力,该压力通过直到额定 最大填充高度(16)为止注入的还原液体(14)得以实现。
6. 根据前述权利要求中任意一项所述的SCR-设备(10),其特征在于:喷射流(E)的最大 流动速率不超过71/小时,优选在3与61/小时之间,或/和回流(R)的最大流动速率不超过 3 • 51/小时,优选在0与31/小时。
7. 根据前述权利要求中任意一项所述的SCR-设备(10),其特征在于:阀门配置组件 (26)具有至少一个阀体(32,34),该阀体通过至少一个预紧装置沿着相反的有效方向不同 强度地预紧在中断位置中。
8. 根据前述权利要求中任意一项所述的SCR-设备(10),其特征在于:阀门配置组件 (26)为了喷射流⑹和回流(R)中的每个流动具有单独的阀体,这些阀体中的至少配属给喷 射流(E)的喷射阀体(32)通过预紧装置预紧在中断位置中。
9. 根据权利要求7或8所述的SCR-设备(10),其特征在于:至少一个阀体(32,34)是阀球 或灯罩阀体,其中如果阀门配置组件(26)具有多个阀体(32,M)的话,优选所有阀体(32, 34)是同样的。
10. 根据前述权利要求中任意一项所述的SCR-设备(10),其特征在于:液体管道(18)在 阀门配置组件(26)的喷射设备侧(26a)上,优选直接在阀门配置组件(26)上,是能够常规分 离的,优选能够与阀门配置组件(26)的阀门外壳(30)分离。
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