CN108026814A - 用于输送可冻结的运行/辅助材料的、具有加热装置的供给模块 - Google Patents

用于输送可冻结的运行/辅助材料的、具有加热装置的供给模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种供给模块(10)，该供给模块用于将可冻结的运行/辅助材料输送到内燃机的废气后处理装置并且用于对接收所述可冻结的运行/辅助材料的储备箱进行加热。供给模块(10)包括主加热装置(18)和附加加热装置(30)，所述主加热装置和所述附加加热装置电接触在承载体(24)上。加热罐(50)的罐壁(52)不但包括所述主加热装置(18)的电接触部(62)而且包括所述附加加热装置(30)的电接触部(60)。

Description

用于输送可冻结的运行/辅助材料的、具有加热装置的供给 模块
技术领域
本发明涉及一种用于加热用于内燃机的运行/辅助材料的设备，其中，所述运行/辅助材料尤其涉及可冻结的还原剂，该还原剂用于减少在内燃机的废气中的有害物。
背景技术
DE 10 2013 217 333 A1涉及一种箱内过滤器和适用于该箱内过滤器的过滤介质。该箱内过滤器用于过滤液体并且具有第一过滤器侧和第二过滤器侧。在这些过滤器侧之间布置有接收空间，此外，通过接头可由接收空间导出经过滤的液体。为了构成壳体，设置有环形的周壁，该环形的周壁包围第一过滤器侧和第二过滤器侧，其中，至少一个过滤器侧具有褶皱的过滤介质。
DE 10 2013 222 288 A1涉及一种用于输送运行/辅助材料的供给模块。用于输送运行/辅助材料、尤其是废气后处理系统所用的可冻结的还原剂的供给模块包括承载件部分，在该承载件部分上接收有输送组件和过滤器。该过滤器是用于基本上包围该过滤器的加热装置的保持装置。该过滤器的过滤体包括第一和第二壳体半部。加热装置由多个加热丝圈构成。过滤器定位于罐状构造的承载件部分的放置面上。该供给模块的过滤器的任务是过滤原始污物以及附加地在加料过程中进入箱中的污物，以便保护敏感构件、例如输送组件以及将运行/辅助材料计量加料加入到排气系中的计量加料模块。在过滤器的使用寿命期间看，主要污物负荷由在加油时进入的污物(至少75％)形成。因为过滤器应当设计用于供给模块的使用寿命，所以过滤器的容量必须相应地大，以便满足该要求。由此并且由于仅有限地可用的结构空间引起地，得出较高的过滤器结构。呈具有恒定横截面的加热丝构型的电阻加热器包绕根据DE 10 2013 222 288 A1的过滤器，该电阻加热器的任务是：将在冻结状态中被包围在过滤器内部中的还原剂融化以及将包围过滤器的箱容积融化。为了节省构件和成本以及保证有效的加热功率，在根据DE 10 2013 222 288 A1的解决方案中，为过滤器的过滤体的电阻加热装置的加热丝圈使用支撑体。由于对过滤器的要求和对由设计决定地具有超过3米长度的加热丝的要求，与在储备箱中的运行/辅助材料的充注水平相关地得出过滤器加热装置组合的运行状态。所述燃料/辅助材料尤其涉及可冻结的还原剂，例如尿素或尿素水溶液，该尿素水溶液在外部温度低于负11℃时冻结。
在过滤器和加热装置仅部分地被储备箱中的可冻结的还原剂液体覆盖或完全没被液体覆盖的情况中，在暴露的加热丝区域中出现强的温度提高。对此的原因是过高的局部能量输出，该能量输出不能向周围环境输出。为了避免由于不允许的高温而造成过滤器以及承载件部分的构件损坏，在根据DE 10 2013 222 288 A1的解决方案中，通过控制器降低加热功率。然而，与之相关联的加热功率的降低会导致融化性能变差。
DE 10 2014 211 251涉及一种用于输送废气后处理系统的运行/辅助材料的供给模块，该供给模块具有承载体，在该承载体上接收有输送组件和过滤器。在承载体上布置有罐状的加热元件，该加热元件构成用于运行/辅助材料的储存器。该罐状的加热元件具有构造为不锈钢带或钢带的罐壁。
用于对接收可冻结的运行/辅助材料的箱进行加热的加热设备可以包括附加加热装置。该附加加热装置例如可以构造为螺旋形盘绕的加热丝，该加热丝电连接在构造在加热模块上的独立插头接口上。因为用于加热可冻结的运行/辅助材料的加热模块位于用于所述运行/辅助材料的箱中，所以需要将电接触部相对于在该箱中储存的还原剂密封。为此需要多个密封元件和固定元件，所述密封元件和固定元件一方面引起大量的小附加构件，另一方面伴随着大量的安装步骤。除此以外，所安装的附加部件，例如密封圈、弹性体构件以及另外的小部件是潜在的薄弱部位，当所述薄弱部位在运行中失效时，还原剂可能会进入到关键的结构组件部位。
发明内容
根据本发明，该任务通过一种供给模块来解决，该供给模块用于将可冻结的运行/辅助材料输送到内燃机的废气后处理装置并且用于对接收可冻结的运行/辅助材料的储备箱进行加热，该供给模块具有主加热装置和附加加热装置，所述主加热装置和所述辅助加热装置都电接触在承载体上，其中，加热罐的罐壁不但包括主加热装置的电接触部而且包括附加加热装置的电接触部。
在本发明的解决方案的进一步构型中，这些电接触部安装在罐壁的位于该罐壁的周边上的凹进部中，使得所述电接触部并不超过加热罐的环形延伸的罐壁的外周边突出。
在根据本发明提出的供给模块的另一优选的实施变型中，主加热装置的电接触部在面向供给模块的承载体的一侧上可接触地构造。同样位于罐壁上的用于附加加热装置的电接触部在两侧都可接触，这意味着，在凹进部内可从罐壁的下边缘接触并且可从罐壁的上边缘接触。
在根据本发明提出的解决方案的另一构型中，附加加热装置的电接触部延伸穿过加热罐的材料并且在罐壁上的凹进部内伸入到一接触区域中。由此能够容易地从加热罐的上侧建立附加加热装置的电接触部和配对插头之间的电连接，其中，所形成的接触区域位于供给模块的加热罐的罐壁的凹进部内。
在根据本发明提出的解决方案的另一构型中，所述电接触部无弹性体地密封。电接触部的密封通过在供给模块的承载体和加热罐之间构造材料锁合的接合部位实现。对附加加热装置的电接触部的通过一材料锁合的接合部位实现的密封通过在加热罐和附加加热装置的塑料绝缘件之间构造同样的材料锁合的接合部位来进行。材料锁合的接合部位尤其通过塑料焊接建立，使得可以弃用到目前为止所需的由弹性体材料制成的O形圈、支撑盘和其它易损坏的小部件。
以有利的方式，根据本发明提出的供给模块在加热罐上在罐壁内部设有以蜿蜒形状延伸的加热元件。如果主加热装置的以蜿蜒形状延伸的加热元件实施为冲压格栅，则这对于补偿冲压格栅和其塑料绝缘件的不同的热膨胀而言是有利的。如果例如构造为冲压格栅的主加热装置竖直地延伸，即冲压格栅的最长的部分段沿竖直方向延伸，则在温度改变时出现的膨胀引起冲压格栅沿塑料材料的最大热膨胀方向的手风琴效应。在这种情况中，在注塑包封件上形成的应力相应地小并且尤其处于允许的最大应力值以下。该以蜿蜒形状延伸的加热元件可以制成为冲压格栅或以加热丝形式制成、或也可制成为膜。
以有利的方式可用于主加热装置的加热元件既可以涉及环绕式加热元件，例如上述冲压格栅，也可以涉及加热丝、加热垫或者已经提到的加热膜；此外存在以下可能性：将水加热装置嵌入到塑料材料中。在这种情况中，以与液体回路连接的通道代替冲压格栅。
代替用于主加热装置的环绕式加热元件，可以使用局部定位的具有附加导热体的加热元件，该导热体以优选的方式包括金属材料。例如，可局部定位的加热元件可以涉及加热电阻或一个或多个PTC元件。
关于用于主加热装置的环绕式加热元件应当注意，它们同样可以具有导热体。如果环绕式加热元件的塑料绝缘件具有非常低的导热能力，则尤其是这种情况。因此，使用导热能力好但电绝缘的塑料。此外存在以下可能性：给塑料材料掺混合适的填充材料、例如矿物材料和/或陶瓷，以便影响塑料材料的导热能力。替代地也存在以下可能性：使用金属的导热体，由此确保加热元件内的最佳的热传导，其中，合加热功率受优化。
根据本发明提出的供给模块尤其使用在内燃机的废气后处理系统中，尤其压燃式内燃机的废气后处理系统中。
发明优点
根据本发明提出的解决方案的特征在于，供给模块的主加热装置以及供给模块的附加加热装置实施成具有用于两个加热装置的、单元式构造的插头接口。位于罐壁区域中的电接触部允许取消弹性体密封件，由此显著提高根据本发明提出的供给模块的稳健性。基于在没有小部件、例如由弹性体制成的O型圈的情况下实行的、简化的密封和固定方案，可以显著地减少构件部分。存在以下可能性：在用于主加热器装置和附加加热装置的电接触部的、单元式构造的插头接口方面实行灵活的装配方案，使得主加热装置或者附加加热器可以由外部供应商装配或也可以在供给模块制造商处进行装配。通过减少的装配步骤显著简化所述装配，由此可以实现降低成本。
尤其附加加热器的装配可以在制造商方面在生产期间在制成供给模块之后进行，使得可以取消附加加热装置费事地经过供给模块的每个制造步骤。附加加热装置的装配也可以在最终验收者处即或者在接收运行/辅助材料的储备箱的制造商处或者在OEM处进行。在供给模块的加热罐的罐壁上的接触区域内也可以连接另一制造商的附加加热装置，从而可通过集成到供给模块中的控制器承担对附加加热装置的控制。
在根据本发明提出的包括主加热装置和附加加热装置的加热方案中，在主加热装置方面可以实现罐状的加热装置，该罐状的加热装置此外具有存储效应，因为在加热罐的位于内部的空腔中可以加热可冻结的还原剂的储备并从而使其在低的外部温度时保持液态。使用蜿蜒形构造的冲压格栅使得能够实现在与塑料材料的导热注塑包封件共同作用中的热膨胀补偿。通过根据本发明提出的解决方案可构成集成的标准接口，尤其用于附加加热装置的电接触。
关于附加加热装置，通过根据本发明提出的解决方案实现了用于附加加热装置(自加热装置或外部加热装置)的简单的电接触和固定的标准化接口。根据本发明提出的解决方案使得能够执行灵活的制造方案，按照该灵活的制造方案，在供给模块上不需要附加加热装置时，可以借助盖罩来液密地封闭敞开的销端部。密封部的作为材料锁合连接部的构造例如通过加热元件焊接来进行。通过以下方式可以显著地提高稳健性：在根据本发明提出的加热方案的情况下可以取消小部件和软材料密封件并且可以通过由共同的控制器进行控制来实行加热策略，在所述加热策略中，总加热功率可以在主加热装置和必要时存在的附加加热装置之间灵活地分配。这根据整个系统的对应状态进行。
附图说明
在后面根据附图详细地说明本发明。附图示出了：
图1供给模块；
图2用于电接触附加加热装置的插头接口的详细示图；
图3供给模块的加热罐的根据本发明提出的罐壁的实施例；
图4在供给模块的加热罐和承载体之间的接合部位的示图；
图4.1用于附加加热装置的电接触接口的详细示图；和
图5嵌入到罐壁中的加热元件。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的供给模块。
该供给模块10包括过滤器12和输送组件16。过滤器12被主加热装置18包围，该主加热装置在根据图1的实施例中包括多个加热丝圈20。用于电接触主加热装置18和附加加热装置30的电接头22位于供给模块10的上侧。此外，根据在图1中的示图，供给模块10包括承载体24，在该承载体上不但构造有用于运行/辅助材料、尤其可冻结的还原剂的液压接头26，而且构造有为电接触供给模块10的承载体24所用的连接插头28。
附加加热装置30连接在电接头22中的一个电接头上，所述附加加热装置在根据图1的实施例中构造为螺旋形盘绕的加热丝32。
图2示出如在图1中示意性地示出的电接头22的细节。
由根据图2的示图得出，加热丝32插入到套筒34中。加热丝32的端部设有由弹性体材料制成的O形圈36，所述O形圈使构造在承载体24中的端子42针对还原剂密封。此外，附加加热装置30的加热丝32的端部被盘38包围，此外被支撑体40包围，该支撑体用于加热丝32的接触部端部的构件接收和旋转支承定向。盘38用于释放拉力，而由弹性体36制成的O形圈尤其用作针对具有侵蚀特性的运行/辅助材料的密封件。由根据图2的示图得出，根据现有技术的电接头22具有大量的附加构件，这些附加构件在供给模块10的使用寿命方面由于降低的密封特性而是薄弱部位。
根据本发明提出的供给模块的一个实施变型可从根据图3的示图得到。
就像从根据图3的立体示图可以得到的那样，加热罐50包括环形构造的罐壁52。在罐壁52的周边上构造有凹进部54。该凹进部54在罐壁52的壁材料56中实施，并且沿径向方向看向内延伸。如由根据图3的立体示图得出的那样，罐壁52或者说其壁材料56可以设有多个缺口58，所述缺口可以具有窗口状的外观或者也可以圆窗形地构型。缺口58可以在其大小和形状方面自由地构型，或这样设计，使得可以正面地影响融化性能，其中，尤其可以通过这些缺口58调设相应的介质交换。
图3进一步示出，罐壁52具有第一边缘68以及与所述第一边缘相对置的第二边缘70。用于电接触供给模块10的附加加热装置的电接触部60以及用于接触主加热装置18的电接触部62在加热罐50的罐壁52的下侧从第二边缘70离开地延伸。此外，由根据图3的示图得出，主加热装置18的电接触部62可从下侧，即从罐壁52的面向承载体24的一侧接触，而在接触区域78中位于一塑料绝缘件上的电接触部62不但可从上侧、即从罐壁52的第一边缘68的方向接触，而且可从下侧接触。由在图3中的立体示图可见，附加加热装置30的电接触部60的上端部构成接触区域78地通到凹进部54内。因此存在可能性：在完全装配根据本发明提出的供给模块10时从上侧接触附加加热装置30的电接触部60。
在根据图3的示图中，加热元件66置入到加热罐50的罐壁52的壁材料56中。加热元件66以蜿蜒64的形状延伸穿过罐壁52的壁材料56。加热元件66可以实施为冲压格栅或以一个或多个加热丝的形式实施，所述加热丝同样能够以蜿蜒64的形式在罐壁52的壁材料56中延伸。此外存在可能性：在图3中的示图的加热元件66也可实施为膜或类似物。
根据本发明提出的供给模块10的在承载体和加热罐之间的接合部位可以从根据图4的示图得到。
在根据图4的示意性的示图中可见，加热元件66实施为冲压格栅、加热丝或膜，以蜿蜒64的形式延伸穿过加热罐50的罐壁52的壁材料56。加热元件66的端部构成供给模块10的主加热装置18的电接触部62。此外，附加加热装置30的电接触部60位于罐壁52中或者说该罐壁的壁材料56中。所述电接触部在一侧通到凹进部54内并且在那里构成用于电接触的接触区域78；在另一侧，附加加热装置30的电接触部60延伸超过加热罐50的罐壁52的第二边缘70。因此，用于主加热装置18和附加加热装置30的电接触部60,62——也如在图3中所示——超过第二边缘70突出、即超过加热罐50的罐壁52的下侧突出。在根据本发明提出的供给模块10的加热罐50的下侧和承载体24的上侧分别存在例如实施为凸缘74的突出部。在彼此接触的凸缘74上实施有材料锁合的接合部位72，所述凸缘构造在加热罐50的下侧或者承载体24的上侧。所述材料锁合的接合部位承担超过加热罐50的第二边缘70突出的所有电接触部60,62的密封。所述材料锁合的接合部位72尤其涉及加热元件焊接。通过在供给模块10的加热罐50和承载体24之间构造材料锁合的接合部位72，可以实现稳健的密封部位，该密封部位无需使用附加的固定构件，例如在图2中所示的小部件：套筒34、由弹性体制成的O型圈36、盘38以及支撑体40。这一方面允许取消构件，使得可以降低成本，另一方面可以通过弃用上述构件实现显著地减少所需的装配步骤。
从根据图4.1的细节示图可以得到，在接触区域78内，一导体80和用于附加加热装置30的电接触部60的上端部相互电接触。
此外图4.1示出，用于附加加热装置30的电接触部60的材料完全延伸穿过塑料绝缘件76的材料。在图4.1中所示的电接触的密封同样通过构造在加热罐50上的凸缘和一绝缘件之间的、材料锁合地构造的接合部位72实现。因此，也根据在图4.1中的示图，接触区域78针对位于供给模块10外的、接收在在这里没有详细示出的储备箱中的、具有腐蚀特性的、可冻结的还原剂密封，而不需要弹性体环和用于固定的小部件。根据本发明提出的供给模块10尤其适合于使用在废气后处理系统中，在所述废气后处理系统中，还原剂、尤其可冻结的还原剂溶液如尿素或尿素水溶液通过计量加料模块喷射到压燃内燃机的排气系中，所述计量加料模块由根据本发明提出的供给模块10供给。根据本发明提出的供给模块10优选地位于储存可冻结的运行/辅助材料的储备箱的下侧。
关于主加热器18要指出的是，在加热元件66构造成嵌入到罐壁52中的情况下——尤其在将加热元件66构造为冲压格栅时——能够以有利的方式补偿冲压格栅和塑料绝缘件、即壁材料56的不同的热膨胀。如果尤其竖直地实施构造为冲压格栅的加热元件，使得冲压格栅的最长部分段沿竖直方向延伸，则在加热罐沿周向方向的热膨胀方面实现冲压格栅沿塑料的最大热膨胀方向、即周向方向的手风琴效应。因此，所形成的、作用到注塑包封件即加热罐50的罐壁52上的应力相应地小并且尤其处于允许的最大应力值以下。
除了示图所示的加热元件66之外，存在可能性：在加热罐50中使用环绕主加热装置18的加热元件。多次提到的冲压格栅属于这种；此外，可以使用加热丝、加热垫或者加热膜；此外，可以使用水加热装置，其中，通过可与液体回路连接的通道代替置入到壁材料56中的冲压格栅。代替环绕的加热元件66存在可能性：使用局部定位的、具有附加导热体的加热元件，所述附加导热体尤其由金属材料制造。对此而言，加热电阻同样要算在内，所述加热电阻例如是PTEC元件，所述PTEC元件可以彼此间隔开地沿着供给模块10的加热罐50的罐壁52布置。
图5示出嵌入到罐壁中的加热元件。
图5中所示的加热元件66涉及嵌入到加热罐50的壁材料56中的冲压格栅。实施为冲压格栅的加热元件66在竖直的装入位置84中置入到壁材料56中。该壁材料56的最大热膨胀的方向用位置82标明。最大热膨胀的方向82与实施为冲压格栅的加热元件66的最小刚度重合，使得该以蜿蜒形状64实施的加热元件66在壁材料56相应地膨胀时按照手风琴形式运动。实施为冲压格栅的加热元件66在其宽度、厚度、单个幅带的长度方面这样设计，使得在壁材料56中形成的应力、即相应的热膨胀比壁材料56的允许应力小很多。出现的手风琴效应使得能够材料保护地补偿热膨胀。
本发明不限于在这里所说明的实施例和在此强调的方面。更确切地说，在通过权利要求给定的范围内可存在处于本领域技术人员处理范畴内的多种变型。

Claims (14)

1.一种供给模块(10)，用于将可冻结的运行/辅助材料输送到内燃机的废气后处理装置并且用于对接收所述可冻结的运行/辅助材料的储备箱进行加热，所述供给模块具有主加热装置(18)和附加加热装置(30)，所述主加热装置和所述附加加热装置电接触在承载体(24)上，其特征在于，加热罐(50)的罐壁(52)包括所述主加热装置(18)的电接触部(62)以及包括所述附加加热装置(30)的电接触部(60)。
2.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述电接触部(60,62)位于所述罐壁(52)的凹进部(54)中。
3.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述主加热装置(18)的电接触部(62)在所述罐壁(52)的面向所述承载体(24)的一侧上能够接触。
4.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述附加加热装置(30)的电接触部(60)从所述罐壁(52)的两侧都能够接触。
5.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，只要在所述供给模块上不需要附加加热装置(30)，则将所述附加加热装置(30)的电接触部(60)从位于储备箱侧的一侧以材料锁合的方式封闭。
6.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述附加加热装置(30)的电接触部(60)被引导穿过所述加热罐(50)的壁材料(56)并且在构成接触区域(78)的情况下延伸到所述罐壁(52)的凹进部(54)中。
7.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述附加加热装置(30)的电接触部(60)和所述主加热装置(18)的电接触部(62)无弹性体地密封。
8.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述附加加热装置(30)的电接触部(60)和所述主加热装置(18)的电接触部(62)的密封通过所述承载体(24)和所述加热罐(50)之间的、材料锁合的接合部位(72)提供。
9.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述附加加热装置(30)的电接触部(60)的密封通过所述加热罐(50)和一塑料绝缘件(76)之间的、材料锁合的接合部位(72)提供。
10.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述罐壁(52)包括以蜿蜒形状(64)延伸的加热元件(66)，所述加热元件实施为冲压格栅、实施为丝线形、或实施为膜。
11.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述主加热装置(18)罐形地构造并且具有加热元件(66)，所述加热元件使得能够实现热膨胀补偿。
12.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，所述主加热装置(18)以导热的电绝缘塑料制成，所述塑料掺混有矿物的和/或陶瓷的填充材料。
13.按照权利要求1所述的供给模块，其特征在于，总加热功率通过控制器在所述主加热装置(18)和所述附加加热装置(30)之间灵活地分配。
14.按照权利要求1到13中任一项所述的供给模块(10)在内燃机的废气后处理系统中的应用。
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