CN108529548A - 排放阀和排放柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将液体输送到机动车的箱中的排放阀。根据本发明提出：a)排放阀具有能设置的第一最大体积流；b)排放阀具有能设置的第二最大体积流，能设置的第二最大体积流大于能设置的第一最大体积流；c)控制装置(24、25)，借助该控制装置能够选择性地设置第一最大体积流或第二最大体积流；d)传感器装置(20、21)，该传感器装置配置用于与配属于机动车的箱的信号发送器(29)交互作用，并且传感器装置驱控控制装置。本发明还涉及具有这样的排放阀的排放柱。

Description

排放阀和排放柱
技术领域
本发明涉及一种用于将液体输送到机动车的箱中的排放阀。本发明还涉及一种用于将燃料和尿素溶液以组合方式输送的排放柱。
背景技术
用于给机动车加液的排放阀例如从EP 2 186 773A1中已知。同样已知了具有防错加液保护装置的排放阀，该防错加液保护装置应确保：仅在将液体引入到专门为该液体所设的箱中之后才将液体输出。在简单的情况下，这种防错加液保护装置仅能包含排放阀的输出管的和所属箱的注入管接头的不同直径，例如在用于汽油和柴油燃料的排放阀中已知的那样。
鉴于日益严格的废气标准，柴油机动车需要辅助液体，该辅助液体应设计成低有害物质的并进而应降低废气排放。在此，特别已知的是32.5％的尿素溶液(以商标AdBlue已知)，该尿素溶液用于降低柴油马达的氮氧化物排放。
作为辅助液体的尿素溶液在载重卡车领域中已经被广泛采用并且在柴油轿车中愈发重要。EP 2 733 113 A1公开适合输送AdBlue的排放阀。
发明内容
本发明基于的目的是：给出开头所述类型的排放阀，该排放阀能够在多方面应用。
本发明通过具有如下特征的排放阀来实现该目的：
a)排放阀具有能设置的第一最大体积流；
b)排放阀具有能设置的第二最大体积流，能设置的第二最大体积流大于能设置的第一最大体积流；
c)控制装置，借助该控制装置能够选择性地设置第一最大体积流或第二最大体积流；
d)传感器装置，该传感器装置配置用于与配属于机动车的箱的信号发送器交互作用，并且传感器装置驱控控制装置。
排放阀是用于在加液过程期间控制液体通流的设备。在DIN EN 13012中规定了对在排放柱处使用的自动排放阀的结构和工作方式的要求。在本发明中也使用在那里限定的术语。
特征“用于将液体输送到机动车的箱中”表示用于这种加液过程的排放阀的能力。
用户借助于所谓的主阀来控制液体输送。通常，操作杠杆(也称为切换杠杆)用于操作主阀。液体由输出管引导到要填充的容器中。
排放阀具有能设置的第一最大体积流和第二最大体积流。这表示：用户借助于切换杠杆能够控制体积流分别仅达到被设置的第一最大体积流或第二最大体积流。因此，分别设置的最大体积流限制了每时间单位的最大的液体输送量。第二最大体积流大于第一最大体积流。本发明不限制于具有刚好两个能设置的最大体积流的排放阀，本发明也包括如下实施方式，其中排放阀具有三个或更多个能设置的最大体积流。
借助于控制装置能够选择性地设置第一或第二(可能还有其他的)最大体积流。该控制装置在通常操作排放阀期间能够不受用户影响，该控制装置因此限制了如下体积流，排放阀在操作(通常切换杠杆)直至止挡件期间能够输送该体积流。
控制装置被传感器装置驱控，该传感器装置配置用于与配属于机动车的箱的信号发送器交互作用。因此，根据该箱的和所属的注入管接头的设计，能够经由箱的信号发送器、传感器装置和控制装置来释放排放阀的第一最大体积流或更大的第二最大体积流(可能还有其他还更大的体积流)。
根据本发明的排放阀对于用AdBlue给柴油轿车加液是尤其有利的。
载重卡车具有相对大体积的用于AdBlue的箱和根据ISO 22241-4的所属的注入管接头。该注入管接头配备有环形磁体，该环形磁体与所属的载重卡车AdBlue排放阀的传感器配合作用并因此提供防错加液保护装置。载重卡车排放阀通常允许AdBlue的大致20l/min至40l/min的相对大的最大体积流。
柴油轿车通常具有显著更小的AdBlue箱，该箱典型地具有大致10l至15l的体积。根据ISO 22241-5的所属的注入管接头不具有上述环形磁体并且用于典型最大10l/min、通常大致5l/min的显著更小的体积流。注入管接头的横截面和排气不允许更大的体积流。该轿车箱相应地不用于以载重卡车AdBlue排放阀进行的加液。
在采用Euro 6c废气标准期间，对柴油轿车在实际行驶运行中的氮氧化物排放的要求更严，实际行驶运行需要SCR(选择性催化还原)催化器中的每100km直至大致0.6l的更大的AdBlue量。为了确保在加液过程之间足够的行驶区间，实际行驶运行在轿车中需要例如大致30l的更大的箱体积。具有常用的轿车AdBlue排放阀(大致5l/min的体积流)的这种箱的填充是耗费时间的。因此，相应的轿车中的AdBlue箱通常配备有注入管接头，该注入管接头允许更大的体积流。这种注入管接头因此具有环形磁体。
本发明允许利用根据本发明的排放阀给全部轿车的AdBlue箱进行加液。如果该箱是具有小体积和根据ISO 22241-5的没有环形磁体的注入管接头的箱，那么根据本发明的排放阀仅设置较小的能设置的第一最大体积流。在加液时，在操作切换杠杆直至止挡件期间因此仅释放如下的体积流，该体积流不对注入管接头和排气装置提出过高要求。
如果轿车具备相应根据ISO22241-5设计的具有环形磁体的注入管接头，那么传感器装置和控制装置能够经由作为信号发送器的该环形磁体释放更大的第二最大体积流。
根据本发明，能设置的第一最大体积流为2l/min至10l/min，更优选3l/min至8l/min，还更优选4l/min至6l/min。该第一最大体积流为适合于根据ISO 22241-5的、没有环形磁体的注入管接头的体积流。
能设置的第二最大体积流优选为12l/min至30l/min，更优选15l/min至25l/min，还更加优选18l/min至22l/min。该第二最大体积流为适合于根据ISO 22241-5的、具有环形磁体的注入管接头的体积流，该体积流也实现了对更大的AdBlue箱进行流畅的填充。
根据本发明优选的是：将能设置的第一最大体积流设置为标准，并且仅当传感器装置检测到配属于机动车的箱的相应的信号发送器时，才设置能设置的第二最大体积流。仅当传感器装置根据箱的所属的信号发送器识别出该箱适合以相应更大的体积流填充时，才释放更大的体积流。
为了运行传感器装置和/或控制装置，能够设有单独的能量输送装置或能量源(优选电能)。在本发明的一个优选实施方式中，控制装置和/或传感器装置不需要外部能量，优选这两者都不需要外部能量。
外部能量是本身为了运行排放阀而输送的、或从布置在排放阀中的能量源中提取的任何能量形式。术语外部能量尤其包括电能，因此根据本发明的排放阀在没有电能的情况下工作，因此不需要外部的电能输送，或不需要内部的电能源、例如电池。
没有外部能量、尤其是电能的根据本发明的实施方案允许在输送燃料的其他排放阀的直接的周围环境中使用根据本发明的排放阀，其他排放阀因此必须满足对于防爆炸保护的特别要求。例如，本发明允许将用于输送尿素溶液的排放阀布置在柴油排放阀又或者汽油排放阀的直接的周围环境中，例如布置在相同的排放柱处。
根据本发明，信号发送器和传感器装置优选能够是磁体，然而不限于磁体。优选地，传感器装置配置用于检测配属于机动车的箱的磁性发送器。还优选的是，传感器装置配置用于检测根据ISO 22241-5的具有环形磁体的注入管接头的环形磁体。
在本发明的一个优选实施方式中，传感器装置具有在排放阀的输出管的区域中能移动地布置的磁体，该磁体与用于将控制信号传输给控制装置的、机械的信号传输设备连接。在具有相应的磁性信号发送器的注入管接头中进行输入时，移动该磁体，并且将相应的信号经由机械装置传输给控制装置。为了该目的，机械的信号传输设备能够具有与能移动地布置的磁体以运动学的方式耦合连接的信号棒，该信号棒能在排放阀的输出管的轴向方向中移动。以该方式，机械地进行从输出口的输出端至控制装置的信号传输，该控制装置通常布置在排放阀的主阀的区域中。
根据本发明能够提出：在背离能移动地布置的磁体的区域中，信号棒配置用于封闭或开启压力通道。如下面在实施例的描述中还阐述的那样，控制装置因此能够借助于主阀下游的运行压力设置第一或第二最大体积流，优选借助于排放阀的下面同样描述的自动切换设备设置。
在本发明的一个可选的实施方式中能够提出：信号棒在背离能移动地布置的磁体的区域中具有第一控制磁体，该第一控制磁体配置用于与控制装置的第二控制磁体交互作用。因为输出管通常相对于排放阀的主体和入口被折弯，因此能够以简单且有效的方式和方法经由该折弯的区域进行信号传输，如下面在实施例的描述中同样阐述的那样。
因此，根据本发明优选的是：通过压力、机械方式和/或磁性方式实现在传感器装置与控制装置之间的有效连接。
根据本发明，控制装置能够配置用于设置排放阀的主阀的第一最大开启行程和第二最大开启行程。主阀的可通过完全操作切换杠杆实现的最大开启行程因此由控制装置限制。
因此，本发明的主题也是根据本发明的排放阀，该排放阀配置用于输送尿素溶液。
本发明的另一主题是一种用于将燃料和尿素溶液以组合方式输送的排放柱，该排放柱具有至少一个用于输送燃料(尤其是柴油燃料)的排放阀。根据本发明，该排放柱还具有至少一个用于输送尿素溶液的、根据本发明的排放阀。这种排放柱允许以燃料、尤其是柴油燃料和尿素溶液来舒适地、同时地或直接依次地进行加液。在此期间不需要对机动车进行调整。用于输送尿素溶液而不馈送外部能量、尤其是电能的、根据本发明的排放阀的设计方案允许排放阀应用在用于输送燃料的排放柱的直接的周围环境中。
附图说明
下面，根据附图描述本发明的实施例。其中示出：
图1以剖面图示出根据本发明的排放阀的一个实施方式；
图2以图1的局部图示出输出管的输出端；
图3以图1的局部图示出主阀的区域；
图4示出根据ISO 22241-5的没有环形磁体的注入管接头中的、处于运行状态中的排放阀；
图5以图4的局部图示出输出管的输出端；
图6以图4的局部图示出主阀的区域；
图7示出根据ISO 22241-5的具有环形磁体的注入管接头中的、处于运行状态中的排放阀；
图8以图7的局部图示出输出管的输出端；
图9以图7的局部图示出主阀的区域；
图10示出在设置的第一最大体积流的情况中的、本发明的具有另外的信号传输路径的第二实施方式；
图11示出在设置的第二最大体积流的情况中的、本发明的第二实施方式；
图12示意性地示出具有接口的、根据ISO 22241-5的、具有和没有环形磁体的注入管接头；
图13以流程图示意性地示出根据本发明的排放阀的工作方式。
具体实施方式
根据本发明的排放阀(口语也称作喷嘴)具有阀壳体1、与未示出的软管连接的用于液体的入口2、输出管3和切换杠杆4。切换杠杆4以已知的且例如在EP 2 386 520A1中描述的方式操作排放阀的主阀5。探测器管道6气动地与输出管3的输出端的周围环境相通，并且探测器管道因此能够以常规的且在所述的EP文献中描述的方式和方法来引起箱填满关闭。
在输出管3的输出端的区域中设有安全阀7，该安全阀在下游相对于阀座封闭。阀杆9的指向上游的端部配备有磁体10。
围绕输出管3的外环周，在输出端的区域中布置有滑套11。滑套11由压缩弹簧12预紧到图1中示出的闭锁位置中，该滑套在该闭锁位置中能处于在输出管3的输出端的方向上的轴向端部位置中。在滑套11处布置有环形的有效磁体13。滑套11能够在同心地包围滑套的外环周的柱形包套14中移动，该包套也容纳压缩弹簧12。
在图1或图2中示出的位置中，安全阀通过在有效磁体13与磁体10之间的磁性交互作用预紧到闭合位置中。
探测器管道6在输出口的方向上借助探测器管道阀17封闭，该探测器管道阀在阀杆18的相对置的端部处具有操作磁体19。该阀17同样通过在有效磁体13与操作磁体19之间的磁性交互作用预紧到闭合位置中。
在输出管的输出端附近布置有传感器磁体20，该传感器磁体与传感器棒21一起轴向地移动。传感器棒21预紧到图2中示出的闭合位置中，在该闭合位置中该传感器棒的指向上游的端部22封闭压力通道23。
在图3中示出具有膜片的装置24，当输出管的输出端沉入液体中进而造成探测器管道6中的压力波动时，该装置以已知且例如在EP 2 386 520A1中描述的方式和方法用于将箱填满关闭。该自动的箱填满关闭对于本领域技术人员是熟知的，并且在此不需要任何进一步的阐述。
膜片装置根据本发明还具有控制装置的功能。为了该目的而提出：膜片辊25以在下文中还要详细描述的方式和方法能够占据两个不同的运行位置，在第一运行位置中，该膜片辊在拉动切换杠杆4时撞击第一止挡件26，该膜片辊在第二运行位置中撞击第二止挡件27，该第二止挡件沿主阀5的操作行程的轴向方向相对于第一止挡件26移动并引起：主阀5在操作切换杠杆4时和在膜片辊25与第二止挡件27交互作用时具有更大的开启行程。
如果在图1中所示的运行状态中利用闭合的安全阀7拉动操作杠杆4，那么首先主阀5开启并且使液体流入到输出管3中。在那里，压力升高，因为安全阀7不允许从输出管3中流出。一旦压力上升超过确定的阈值，就经由以15表明的箱填满关闭件或其膜片产生如下的压力差，该压力差触发箱填满关闭，以已知的方式将操作杠杆4与主阀5脱离耦合连接，从而使主阀5通过主阀的闭合弹簧再次闭合。实现该触发的压力的阈值位于在通常加液时在输出管3中存在的压力之上，并且该阈值位于排放阀的入口2处的(通过排放柱的泵提供的)运行压力之下。
在图4至图6中，将输出管3的输出端完全地引入到轿车的尿素箱的、根据ISO22241-5的没有环形磁体的箱管接头16中。该环形磁体构造为使得环形磁体在注入管接头开始的区域中已经直接紧密地包围输出管，如在图5中示出的那样。滑套10的环形的端面触碰箱注入管接头16的相应的配合面，并且滑套11从图1和图2中示出的闭锁位置克服弹簧12的压力移动到图5中示出的释放位置中。在该释放位置中，滑套11的指向上游的端部触碰止挡件。有效磁体13相应地也在轴向随滑套11移动。通过在有效磁体13与磁体10之间在阀杆9处的磁性的有效连接，将安全阀7移动到图5中示出的开启位置中。该开启运动沿朝向上游的方向进行。现在，通过拉动切换杠杆4和由此引起的主阀5的打开能够开始加液过程。液体穿过输出管3的流出使得安全阀7保持在安全阀的开启位置中并且能够执行加液过程。同样地，通过有效磁体13的轴向移动将操作磁体19移动到开启位置中，从而同样开启探测器管道阀17。
在所示出的运行状态中，传感器棒21保留在使该传感器棒封闭压力通道23的位置中。膜片装置24保留在上方位置中(图6)。在拉动切换杠杆4时，膜片辊25触碰第一止挡件26，并且主阀5以相对小的开启行程开启，开启间隙28在该实施例中允许大致5l/min的最大体积流。以该方式，膜片装置24在与膜片辊25的定位的配合作用下作为控制装置设置(较小的)第一最大体积流。
加液过程能够以通常的方式通过松开或解锁操作杠杆4结束。如果箱被大范围地填充，那么输出管3的端部以及探测器管道6沉入到液体中。在此出现的压力差以常规的且例如在EP 2 386 520 A1中描述的方式气动地引起主阀的关闭进而导致加液过程结束。
加液过程同样结束，如果排放阀会从箱注入管接头16中抽出并且滑套11借助于弹簧12再次从图3的释放位置移动回到图1或图2的闭锁位置中。通过环形磁体13(有效磁体13)与磁体10之间的磁性的交互作用，安全阀8朝下游方向返回移动到安全阀的闭合位置中。如果主阀5现在还开启，那么主阀通过输出管3中的压力升高引起上述的触发箱填满关闭进而闭合主阀5。
在加液过程期间排出的气体能够被排放阀以通常的方式通过未示出的抽气通道引回。
在图7至图9中将输出管3的输出端完全引入到轿车的尿素箱的、根据ISO 22241-5的具有环形磁体的箱管接口16中。基本上，该工作方式与上面在图4至图6的描述中阐述的相同。
箱管接口或注入管接口具有环形磁体29，该环形磁体表示箱和管接头适合更大的体积流。在引入排放阀的情况下，环形磁体29与传感器磁体20交互作用，并且环形磁体沿轴向朝下游方向克服传感器棒的预紧力拉动传感器棒21。这使得压力通道23开启，如在图8和图9中示出的那样。
存在于输出管中的压力(典型地大致3.5bar)现在经由开启的压力通道23与膜片装置24处于有效连接中，并且该压力使膜片装置占据膜片装置在图9中示出的下方位置。在该下方位置中，膜片辊25与第二止挡件27交互作用，并且该膜片辊在拉动切换杠杆4时允许具有相应更大的开启间隙30的主阀5的显著更大的开启行程，该开启间隙允许大致20l/min的最大体积流。以该方式，膜片装置24在与膜片辊25的定位的配合作用下作为控制装置设置(更大的)第二最大体积流。
在加液期间，在输出管中的以及压力通道23中的压力下降低于阈值，该压力将膜片装置24移动到膜片装置的下方位置中。在正进行的加液过程中，膜片辊25通过摩擦或夹紧作用保持与第二止挡件27接合。在加液过程结束之后，膜片装置24返回膜片装置的上方位置中，在该上方位置中仅第一最大体积流是可行的。
图10和图11示出本发明的一个可选的实施方式，在该实施方式中以磁方式进行在传感器棒21与控制装置之间的信号传输。
传感器棒21在传感器棒的远离输出口地指向的端部处配备有第一控制磁体31。该第一控制磁体与第二控制磁体32一起引起排斥，该第二控制磁体能移动地布置在移动元件35处。根据该移动元件35的移动位置，膜片装置24与膜片辊25或者占据图10中示出的上方位置(以33表明)，或者占据图11中示出的下方位置(以34表明)。
在移动元件35的图11中示出的位置中，膜片辊25处于如下位置中，该位置实现主阀5的更大的开启行程(第二最大体积流)。
在移动元件35的图10中示出的位置中，膜片辊25与膜片装置24从移动元件35升起到如下位置中，该位置仅实现主阀5的较小的开启行程(第一最大体积流)。
在正常情况下，传感器棒21占据图10中示出的位置，从而使排放阀仅设置第一最大体积流。
在将排放阀引入到轿车的尿素箱的、根据ISO 22241-5的具有环形磁体的箱管接头中的情况下，仅当该环形磁体29与传感器磁体20交互作用并且沿轴向朝下游方向克服传感器棒的预紧力拉动传感器棒21时，传感器棒21和第一控制磁体31占据图11中示出的位置。第二控制磁体32利用移动元件35通过没有的或减小的磁性排斥移动到图11中示出的位置中，从而在现在释放更大的第二最大体积流。
图12示意性地示出具有接口的、根据ISO 22241-5的、具有和没有环形磁体29的注入管接头。
图13以流程图示意性地示出根据本发明的排放阀的工作方式。
当该阀引入到根据ISO 2241-5的箱管接头中时，才可以输送AdBlue，因为否则安全阀7保持关闭。
如果识别出这种箱管接头，那么将标准通流量(能设置的第一最大体积流，在该实施例中为5l/min)设置为标准。
如果还识别出环形磁体29，那么以所描述的方式和方法设置不同的通流量等级(能设置的第二最大体积流，在该实施例中为20l/min)。

Claims (19)

1.一种用于将液体输送到机动车的箱中的排放阀，其特征在于，
a)所述排放阀具有能设置的第一最大体积流；
b)所述排放阀具有能设置的第二最大体积流，能设置的所述第二最大体积流大于能设置的所述第一最大体积流；
c)控制装置(24、25)，借助所述控制装置能够选择性地设置所述第一最大体积流或所述第二最大体积流；
d)传感器装置(20、21)，所述传感器装置配置用于与配属于所述机动车的所述箱的信号发送器(29)交互作用，并且所述传感器装置驱控所述控制装置。
2.根据权利要求1所述的排放阀，其特征在于，能设置的所述第一最大体积流为2l/min至10l/min。
3.根据权利要求2所述的排放阀，其特征在于，能设置的所述第一最大体积流为3l/min至8l/min。
4.根据权利要求3所述的排放阀，其特征在于，能设置的所述第一最大体积流为4l/min至6l/min。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的排放阀，其特征在于，能设置的所述第二最大体积流为12l/min至30l/min。
6.根据权利要求5所述的排放阀，其特征在于，能设置的所述第二最大体积流为15l/min至25l/min。
7.根据权利要求6所述的排放阀，其特征在于，能设置的所述第二最大体积流为18l/min至22l/min。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的排放阀，其特征在于，将能设置的所述第一最大体积流设置为标准，并且仅当所述传感器装置(20、21)检测到配属于所述机动车的所述箱的相应的信号发送器(29)时，才设置能设置的所述第二最大体积流。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的排放阀，其特征在于，所述控制装置(24、25)和/或所述传感器装置(20、21)不需要外部能量。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的排放阀，其特征在于，所述传感器装置(20、21)配置用于检测配属于所述机动车的所述箱的磁性发送器。
11.根据权利要求10所述的排放阀，其特征在于，所述传感器装置(20、21)配置用于检测根据ISO 22241-5的具有环形磁体的注入管接头的环形磁体。
12.根据权利要求10或11所述的排放阀，其特征在于，所述传感器装置(20、21)具有在所述排放阀的输出管的区域中能移动地布置的磁体，所述磁体与用于将控制信号传输给所述控制装置的、机械的信号传输设备连接。
13.根据权利要求12所述的排放阀，其特征在于，机械的所述信号传输设备具有与能移动地布置的所述磁体以运动学的方式耦合连接的信号棒，所述信号棒能在所述排放阀的所述输出管的轴向方向中移动。
14.根据权利要求13所述的排放阀，其特征在于，在背离能移动地布置的所述磁体的区域中，所述信号棒配置用于封闭或开启压力通道(23)。
15.根据权利要求13所述的排放阀，其特征在于，所述信号棒在背离能移动地布置的所述磁体的区域中具有第一控制磁体(31)，所述第一控制磁体配置用于与所述控制装置的第二控制磁体(32)交互作用。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的排放阀，其特征在于，通过压力、机械方式和/或磁性方式实现在所述传感器装置与所述控制装置之间的有效连接。
17.根据权利要求1至13中任一项所述的排放阀，其特征在于，所述控制装置(24、25)配置用于设置所述排放阀的主阀的第一最大开启行程和第二最大开启行程。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的排放阀，其特征在于，所述排放阀配置用于输送尿素溶液。
19.一种用于将燃料和尿素溶液以组合方式输送的排放柱，所述排放柱具有至少一个用于输送燃料的排放阀，其特征在于，所述排放柱具有至少一个用于输送尿素溶液的、根据权利要求18所述的排放阀。
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