-
Die
Erfindung betrifft eine Förderpumpe zur Förderung
eines Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstofflösung,
die zur Eindüsung in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors
zur selektiven katalytischen Reduktion dient, wobei die Pumpe einen ersten
Einlass mit einem ersten Einlassventil und einen Auslass aufweist.
-
Derartige
Förderpumpen zur Förderung eines Reduktionsmittels,
insbesondere einer Harnstofflösung, kommen zum Einsatz
bei Dosiersystemen zur Eindüsung eines Reduktionsmittels
in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors. Dabei werden so genannte
SCR-Katalysatoren eingesetzt, um die Stickoxyd-Emission von diesen
Motoren zu vermindern. Hierzu wird das Reduktionsmittel in das Abgassystem
mittels der Dosiervorrichtung eingedüst, d. h. zerstäubt.
Als Reduktionsmittel dient Ammoniak.
-
Da
das Mitführen von Ammoniak in Fahrzeugen sicherheitskritisch
ist, wird Harnstoff in wässriger Lösung eingesetzt,
insbesondere Harnstofflösung gemäß DIN
70070 mit einem Harnstoffanteil von 32,5%.
-
Die
dabei eingesetzte Harnstofflösung gefriert bei Temperaturen
von unter –11°C aufgrund des Wasseranteils.
-
Problematisch
ist somit, dass bei allen harnstoffführenden Bauteilen,
insbesondere der Förderpumpe zur Förderung des
Reduktionsmittels, derartiger Dosiersysteme Frostschäden
bei tiefen Temperaturen auftreten können.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße
Förderpumpe zur Förderung eines Reduktionsmittels
derart weiterzubilden, dass diese auf einfache Weise frostsicher
betrieben werden kann
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Förderpumpe
gemäß Anspruch 1 respektive eine Anordnung gemäß Anspruch
9 gelöst.
-
Besonders
vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Förderpumpe
zur Förderung eines Reduktionsmittels, insbesondere einer
Harnstofflösung, die zur Eindüsung in den Abgasstrom
eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion dient,
wobei die Pumpe einen ersten Einlass mit einem ersten Einlassventil
und einen Auslass aufweist, ist es, dass die Pumpe zumindest einen
zweiten Einlass mit einem zweiten Einlassventil aufweist, wobei das
zweite Einlassventil unabhängig vom ersten Einlassventil
ansteuerbar und/oder betätigbar ist.
-
Durch
die Tatsache, dass die Pumpe ein zweites Einlassventil aufweist,
welches unabhängig vom ersten Einlassventil ansteuerbar
und/oder betätigbar ist, ist es möglich, an diesem
zweiten Einlass eine Druckluftversorgung anzuschließen,
um die Pumpe und die der Pumpe nachgeschalteten Anlagenbauteile
bei einem Abschalten des Dosiersystems mittels Druckluft zu spülen
und von der Harnstofflösung zu reinigen. Hierdurch kann
der Frostschutz der Pumpe und der der Pumpe nachgeschalteten Bauteile
die im Betrieb Harnstoff führen, durch eine einfache Belüftung
nach Abschaltung der Dosierung garantiert werden.
-
Die
Tatsache, dass das zweite Einlassventil unabhängig vom
ersten Einlassventil ansteuerbar und/oder betätigbar ist,
bedeutet, dass ein Öffnen und Schließen der beiden
Einlassventile vollständig unabhängig voneinander
erfolgt und diese nicht etwa wie bei einem Mehrventilkopf eines
Verbrennungsmotors kinematisch miteinander gekoppelt sind oder deren
Betätigung sonstwie zwangsweise in gegenseitiger Abhängigkeit
erfolgt.
-
Somit
kann die Pumpe über den ersten Einlass mit einem Reduktionsmitteltank
verbunden werden und über den zweiten Einlass mit einem
System gekoppelt werden, welches geeignet ist, Luft zur Spülung
der Pumpe bereitzustellen.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei dem ersten Einlassventil und/oder bei dem zweiten
Einlassventil um ein/mehrere Rückschlagventil/e.
-
Besonders
bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Einlassventil um ein erstes
druckbetätigtes Rückschlagventil, dessen Öffnungsdruck
kleiner ist, als die bei einem Ansaugvorgang der Pumpe erzeugte
Druckdifferenz.
-
Besonders
bevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Einlassventil um ein zweites
druckbetätigtes Rückschlagventil, dessen Öffnungsdruck
größer ist, als die bei einem Ansaugvorgang der
Pumpe erzeugte Druckdifferenz.
-
Mit
der bei dem Ansaugvorgang der Pumpe erzeugten Druckdifferenz ist
gemeint der entstehende Unterdruck beim Zurückweichen des
Kolbens im Falle einer Kolbenpumpe, respektive der Membran im Falle
einer Membranpumpe. Vorzugsweise ist die Pumpe dementsprechend derart
ausgebildet, dass am ersten Einlass der Pumpe die Reduktionsmittellösung über
das erste druckbetätigte Rückschlagventil zugeführt
wird, mit einem relativ niedrigen Öffnungsdruck. Am zweiten
Einlassventil ist demgegenüber ein zweites druckbetätigtes
Rückschlagventil mit einem hohen Öffnungsdruck
vorgesehen, wobei der Öffnungsdruck dieses zweiten Rückschlagventils
so hoch ist, dass dieses Ventil bei einem Ansaughub der Pumpe nicht öffnet.
Im Dosierbetrieb erfolgt somit lediglich ein automatisches Öffnen
des ersten Einlassventils, über das Reduktionsmittellösung
in die Pumpe einströmt bei einem Ansaughub der Pumpe. Während
eines solchen Ansaughubes der Pumpe im Dosierbetrieb bleibt jedoch
das zweite Einlassventil geschlossen, da dieses einen höheren Öffnungsdruck aufweist.
-
Erst
wenn das Dosiersystem abgeschaltet wird, kann somit die reduktionsmittelführende
Leitung abgesperrt werden und es wird über das zweite Einlassventil
mittels Druckluft, deren Druck so hoch ist, dass das zweite Einlassventil öffnet,
die Pumpe gespült.
-
Im
gewöhnlichen Betrieb, wenn die Pumpe Reduktionsmittellösung,
insbesondere Harnstofflösung, ansaugt, ist der Öffnungsdruck
des zweiten Rückschlagventils jedoch so hoch, dass dieses
nicht durch den Ansaugvorgang der Pumpe geöffnet werden
kann.
-
Vorzugsweise
ist der erste Einlass über eine Leitung, insbesondere eine
absperrbare Leitung, mit einem Tank, aus dem Reduktionsmittel entnehmbar ist,
verbunden.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite
Einlass über eine Leitung, insbesondere eine absperrbare
Leitung, mit einer Druckluftversorgung verbunden.
-
Im
Falle eines Nutzfahrzeuges, welches über eine eigene Druckluftversorgung
verfügt, kann die Förderpumpe dementsprechend
mit diesem Druckluftsystem des Nutzfahrzeuges verbunden werden, so
dass bei Abschaltung des Dosiersystems und damit verbunden bei Abschaltung
der Förderpumpe ein Spülen der Förderpumpe
mittels Druckluft durchgeführt werden kann, nachdem die
Reduktionsmittelleitung abgeklemmt wurde.
-
Bei
der Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine diskontinuierlich
fördernde Pumpe, insbesondere eine Membranpumpe oder eine
Kolbenpumpe.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist dem Auslass der Pumpe
zumindest ein Pulsationsdämpfer zum Ausgleich von Druckschwankungen nachgeschaltet,
insbesondere ein gasgefüllter Pulsationsdämper.
-
Es
kann somit als Förderpumpe eine Membranpumpe oder Kolbenpumpe
zum Einsatz kommen, um das Reduktionsmittel zu fördern,
welches dann im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven
katalytischen Reduktion zerstäubt wird.
-
Um
Druckschwankungen der diskontinuierlich fördernden Pumpe
auszugleichen, kann auf der Druckseite der Pumpe ein Dämpfungsglied
angeordnet sein, welches beispielsweise durch eine Gasblase gebildet
wird. Die Anordnung des erfindungsgemäßen zweiten
Einlassventils, über das die Pumpe mit Druckluft beschickbar
ist, kann somit auch dem Füllen der Gasblase, welche das
Dämpfungsglied bildet, dienen. Dieses Dämpfungsglied,
welches der Pumpe nachgeschaltet ist und einen Pulsationsdämpfer
bildet, dient somit dem Abfangen von Druckspitzen, die aufgrund
der Arbeitsweise einer diskontinuierlich fördernden Membranpumpe
oder Kolbenpumpe auftreten.
-
Vorzugsweise
ist am Auslass der Pumpe, d. h. auf der Druckseite, ebenfalls ein
druckbetätigtes Rückschlagventil angeordnet, wodurch
ein Rückströmen des Fluides in die Pumpe unterbunden
wird.
-
Die
erfindungsgemäße Förderpumpe wird besonders
vorteilhaft verwendet und angeordnet in einem Dosiersystem zur Einbringung
eines Reduktionsmittels, insbesondere Harnstoff, insbesondere Harnstofflösung,
in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen
Reduktion, wobei das Dosiersystem mit einem Tank, aus dem Reduktionsmittel
entnehmbar ist, verbindbar/verbunden ist, welches mittels der Pumpe
gefördert wird, wobei das Dosiersystem einen ersten Reduktionsmittel
führenden Strang aufweist und wobei das Dosiersystem eine
Druckluftversorgung aufweist oder mit einer Druckluftversorgung
verbindbar/verbunden ist und einen zweiten Druckluft führenden
Strang und zumindest eine Düse aufweist, die mit beiden
Strängen gekoppelt ist und die das Reduktionsmittel zusammen
mit der Druckluft in den Abgasstrom eindüst.
-
Durch
eine solche erfindungsgemäße Anordnung wird einerseits
eine kontinuierliche Förderung des Reduktionsmittels zur
Zerstäuberdüse hin gewährleistet und
andererseits steht die benötigte Druckluft bereit, die
der Zerstäubung des Reduktionsmittels respektive der Reduktionsmittellösung dient.
Hierdurch kann eine optimale Tröpfchengröße und
ein optimiertes Spraybild einer luftunterstützen Düse
erzielt werden.
-
Eventuell
auftretende Druckspitzen einer diskontinuierlich fördernden
Pumpe können durch eine der Pumpe druckseitig nachgeschaltete
Gasblase, die als Pulsationsdämpfer dient, abgefangen werden.
-
Durch
das zweite Einlassventil kann beim Freiblasen mit Druckluft direkt
in den Hubraum der Pumpe Luft geblasen werden, d. h. dass die Pumpe und
die der Pumpe nachgeschalteten Anlagenteile mit Luft gespült
werden können, um die Anlage frostsicher zu machen Dieses
zweite Einlassventil kann nicht durch die Saugleistung der Pumpe
geöffnet werden, da es ein höheren Öffnungsdruck
aufweist, sondern es kann nur mit dem Luftdruck, der beim Freiblasen
entsteht und der aus dem Druckluftsystem bereitgestellt wird, geöffnet
werden.
-
Hierdurch
wird der Frostschutz der Pumpe und der der Pumpe nachgeschalteten
Anlagenteile durch die Belüftungsroutine garantiert. Ferner
kann die Pumpe belüftet werden, ohne ein zusätzliches Rückschlagventil
für den Tank zu benötigen. Mit einem zusätzlichen
Rückschlagventil vor dem Pumpeneinlassventil würde
eine an dieser Stelle belüftete Pumpe mit geringem Unterdruck
bzw. schwacher Saugleistung nicht mehr ansaugen können.
Dies wird jedoch durch das erfindungsgemäße System
vermieden. Es wird gewährleistet, dass jederzeit Reduktionsmittellösung
unmittelbar vor dem ersten Einlassventil liegt, somit wird die Problematik
des Trockenansaugens bei einer Belüftung vor der Pumpe
umgangen. Hierdurch wird eine vorteilhafte und sehr preiswerte Möglichkeit
des Frostschutzes geschaffen und es fallen keine weiteren Kosten
für zusätzliche Frostschutzmaßnahmen
an. Ferner kann durch dieses Prinzip auch das Luftpolster eines
der Pumpe nachgeschalteten Dämpfungsgliedes befüllt
bzw. nachgefüllt werden. Ein zusätzlicher Luftanschluss zur
Befüllung des Dämpfungsgliedes ist somit nicht notwendig.
-
Ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Pumpe ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1 ein
Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Pumpe
mit nachgeschaltetem Dämpfungsglied
-
1 zeigt
eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Förderpumpe 1. Bei der dargestellten Pumpe 1 handelt
es sich um eine Kolbenpumpe. Die Kolbenpumpe 1 fördert
mit jedem Hub 2 des Stößels 3 das über
die Leitung 11 zugeführte Reduktionsmittel in
Form einer Harnstofflösung. Bei jedem Hub 2 des
Stößels 3 öffnet aufgrund des
entstehenden Unterdruckes im Raum 4 das federbelastete Rückschlagventil 5 und
lässt aus der Zuleitung 11, die mit einem nicht
dargestellten Harnstofflösungstank verbunden ist, Harnstofflösung
in den Hubraum 4 der Kolbenpumpe 1 einströmen.
-
Mit
Absenken des Kolbens 3 der Kolbenpumpe 1 schließt
das Rückschlagventil 5 automatisch und das geförderte
Fluid fließt aus dem sich verkleinernden Hubraum 4 über
das nunmehr automatisch öffnende Rückschlagventil 7 am
Auslass druckseitig aus der Pumpe 1 ab.
-
Druckseitig
ist der Pumpe 1 ein Dämpfungsglied in Form des
Pulsationsdämpfers 8 nachgeschaltet. Dieser Pulsationsdämpfer 8 weist
eine Gasblase 9 auf und ist somit geeignet, Druckspitzen
des von der Kolbenpumpe 1 geförderten Fluides
auszugleichen und das Fluid über die Druckleitung 10 zur nicht
dargestellten Düse des Dosiersystems zur Eindüsung
von Harnstofflösung in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors
zuzuleiten.
-
Neben
dem ersten Einlassventil 5 in Form des selbsttätig
schließenden Rückschlagventils 5 ist angeordnet
ein zweites Einlassventil 6, bei dem es sich ebenfalls
um ein selbsttätig schließendes Rückschlagventil
handelt. Dieses zweite Einlassventil 6 hat jedoch einen
deutlich höheren Öffnungsdruck als das erste Einlassventil 5,
so dass dieses Einlassventil 6 nicht durch Anheben des
Kolbens 3 bei einem Kolbenhub 2 öffnet.
-
Der Öffnungsdruck
des zweiten Einlassventils 6, bei dem es sich ebenfalls
um ein federbelastetes Rückschlagventil handelt, liegt
so hoch, dass dieser nur durch Beaufschlagung der Leitung 12 mittels Druckluft
aus einem Druckluftsystem zu öffnen ist. Im normalen Dosierbetrieb
ist somit das Rückschlagventil 6 geschlossen.
-
Wird
die Dosieranlage abgeschaltet, kann über die Leitung 12 das
zweite Rückschlagventil 6 mit Druckluft beschickt
werden, so dass der Hubraum 4 der Pumpe 1 sowie
die druckseitig der Pumpe 1 folgenden Anlagenteile Auslassventil 7,
Pulsationsdämpfer 8 und Druckleitung 10 mittels
Druckluft gespült werden, so dass diese frostsicher sind.
-
Ferner
kann über die Leitung 12 und das Rückschlagventil 6 auch
die Gasblase 9 des Dämpfungsgliedes 8 mit
Luft beschickt werden.
-
Die
gesamte Anordnung gemäß 1 ist eingebunden
in ein nicht dargestelltes Dosiersystem zur Eindosierung einer Harnstofflösung
in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors.
-
Die
Zuleitung 11 ist dabei verbunden mit einem Harnstofflösungstank.
Die Zuleitung 12 ist gekoppelt mit einem Druckluftversorgungssystem
des Fahrzeuges.
-
Alternativ
kann es sich bei der Pumpe 1 auch um eine Membranpumpe
handeln. Der Kern der Erfindung besteht somit darin, saugseitig
an der Pumpe zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Einlassventile
vorzusehen, bei dem der erste Einlass bereits unter einem geringeren
Druck selbsttätig öffnet und mit Harnstofflösungsmittel
beschickbar ist, wobei der zweite Einlass mit Druckluft beaufschlagbar
ist und erst bei einem höheren Druck öffnet, d.
h. im normalen Dosierbetrieb der Förderpumpe geschlossen
ist. Druckseitig ist ein Auslass vorgesehen, zur Weiterleitung des
geförderten Fluides.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem
Auslassventil 7 ebenfalls um ein federbelastetes Rückschlagventil,
welches entweder durch den anliegenden Luftdruck aus der Druckluftleitung 12 geöffnet
wird oder aber durch den Förderdruck der Pumpe 2 bei
Absenken des Kolbens 3 und Verkleinerung des Hubraumes 4.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-