DE102011089994A1 - Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässrige Harnstofflösung, in ein Dosierventil - Google Patents

Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässrige Harnstofflösung, in ein Dosierventil Download PDF

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Jochen Doehring
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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Leitungselement (2) zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässrige Harnstofflösung (AdBlue), in ein Dosierventil umfasst einen Zulaufanschluss (4), einen Ventilanschluss (6), einen Ausgleichraum (8), zur Aufnahme von Fluid, ein in dem Ausgleichraum (8) angeordnetes elastisch verformbares Kompensationselement (10), das dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen, und ein Strömungselement (22) zur Regelung von Fluidströmung zwischen dem Eingangsleitungsanschluss und dem Ventilanschluss, wobei das Strömungselement derart ausgebildet ist, dass es bei einem ersten Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum (8) Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss (4) und dem Ventilanschluss (6) erlaubt und bei einem zweiten Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum (8) eine Fluid-Strömung zwischen dem Zulaufanschluss (4) und dem Ventilanschluss (6) verhindert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung („AdBlue“), in ein Dosierventil.
  • Stand der Technik
  • Zur Reduzierung der Stickoxidbelastung in Abgasen von Dieselmotoren ist es bekannt, eine definierte Menge eines Fluids, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung („AdBlue“), in den Abgasstrang einzuspritzen, um die geforderten Abgasgrenzwerte einzuhalten. Üblicherweise wird dazu das einzuspritzende Fluid aus einem Tank über ein Dosierventil in den Abgasstrang eingespritzt. Bei Außerbetriebnahme des Verbrennungsmotors stellt sich Umgebungsdruck in dem Dosierventil ein und Fluid bleibt in diesem zurück oder läuft aus der mit dem Tank verbundenen Leitung in das Dosierventil. Bei niedriger Umgebungstemperatur kann es daher zum Gefrieren des Fluids in dem Dosierventil kommen. Beispielsweise liegt die Gefriertemperatur von üblicherweise verwendeten Harnstofflösungen bei etwa –11°C und ist auch durch die Zugabe von Additiven nur begrenzt absenkbar.
  • Beispielsweise dehnt wässrige Harnstofflösung beim Gefrieren das Volumen um etwa 7,4 % aus. Beim Gefriervorgang kann es zu irreversibler Schädigung bis hin zur Zerstörung des Dosierventils kommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansammeln von Fluid in einem Dosierventil bei Umgebungsdruck bzw. eine Volumenausdehnung des Fluids in das Dosierventil im Gefrierfall möglichst zu unterdrücken oder sogar zu verhindern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung („AdBlue“), in ein Dosierventil mit den Merkmalen der unabhängigen Vorrichtungsansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein erfindungsgemäßes Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung („AdBlue“), in ein Dosierventil umfasst gemäß einem ersten Aspekt einen Zulaufanschluss, einen Ventilanschluss, einen Ausgleichraum zur Aufnahme von Fluid, ein in dem Ausgleichraum angeordnetes elastisch verformbares Kompensationselement, das dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen, und ein Strömungselement zur Regelung von Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ventilanschluss, wobei das Strömungselement derart ausgebildet ist, dass es bei einem ersten Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ventilanschluss erlaubt und bei einem zweiten Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum eine Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ventilanschluss verhindert.
  • In einer ersten Ausführungsform ist das Strömungselement ein Rohrelement, das an seiner einen Seite mit dem Ventilanschluss verbunden ist und das mit seiner anderen Seite in den Ausgleichraum hineinragt. In einer weiteren Ausführungsform ist das Rohrelement U-förmig ausgebildet.
  • Die Erfindung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt ein Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung (AdBlue) in ein Dosierventil, wobei das Leitungselement einen Zulaufanschluss, einen Ventilanschluss, einen Ausgleichraum zur Aufnahme von Fluid und ein in dem Ausgleichraum angeordnetes elastisch verformbares Kompensationselement umfasst, das dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen. Das Leitungselement weist ferner ein Strömungselement zur Regelung/Steuerung von Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ventilanschluss auf, wobei das Strömungselement derart ausgebildet ist, dass es bei einem ersten Druck eine Fluidströmung von dem Zulaufanschluss zu dem Ventilanschluss erlaubt, bei einem zweiten Druck eine Fluidströmung von dem Ventilanschluss zu dem Zulaufanschluss erlaubt und bei einem dritten Druck eine Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ventilanschluss verhindert. Bei dem ersten Druck handelt es sich beispielsweise um einen Systemdruck von beispielsweise 5–8 bar, bei dem zweiten Druck um einen Unterdruck von –0,2 bis –0,3 bar gegenüber dem Umgebungsdruck und bei dem dritten Druck um Umgebungsdruck.
  • In einer Ausführungsform weist das Strömungselement ein erstes und ein zweites Rückschlagventil auf, wobei das erste und zweite Rückschlagventil parallel zueinander angeordnet sind und das erste Rückschlagventil bei dem ersten Druck eine Strömung von dem Zulaufanschluss zu dem Ventilanschluss erlaubt und das zweite Rückschlagventil bei dem zweiten Druck eine Strömung von dem Ventilanschluss zu dem Zulaufanschluss erlaubt.
  • Die Erfindung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt ein Leitungselement zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung („AdBlue“) in ein Dosierventil, wobei das Leitungselement ein Rohrelement mit einem Zulaufanschluss und einem Ventilanschluss und ein mit dem Rohrelement zusammenwirkendes Strömungselement umfasst. Das Strömungselement ist unter einem ersten Druck in einem Öffnungszeitintervall in eine geöffnete Position bewegbar, in der es eine Strömung durch das Leitungselement erlaubt, und bei einem zweiten Druck, der kleiner als der erste Druck ist, in einem Schließzeitintervall von der geöffneten Position in eine geschlossene Position bewegbar, in der es eine Strömung durch das Leitungselement verhindert, wobei das Schließzeitintervall größer als des Öffnungszeitintervall ist.
  • In einer Ausführungsform beträgt das Schließzeitintervall etwa 0,5–1,5 Sekunden und insbesondere etwa 1 Sekunde. Das Strömungselement verringert in einer weiteren Ausführungsform den Durchmesser des Rohrelements in der geöffneten Position nicht oder nur geringfügig.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Strömungselement zumindest drei halbschalenförmig gewölbte Klappen, die aus einem elastisch verformbaren Material ausgebildet sind, wobei die Klappen auf gleicher Höhe an dem inneren Umfang des Rohrelements nebeneinander angebracht sind, sodass sie in der geschlossenen Position aneinander anliegen und den gesamten Durchmesser des Rohrelements verschließen, und wobei das Strömungselement in der geschlossenen Position dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen. In einer weiteren Ausführungsform sind die Klappen in einer umfangsmäßigen Aussparung im inneren Umfang des Rohrelements angebracht und befinden sich in der geöffneten Position mit der gesamten Fläche innerhalb der Aussparung, sodass der Strömungsquerschnitt des Rohrelements in der geöffneten Position nicht verringert ist.
  • Das Strömungselement umfasst in einer weiteren Ausführungsform zumindest eine in dem Rohrelement angeordnete, kreisscheibenförmige Klappe, die um eine in einem Abstand zur Rohrelementmitte angeordnete radiale Achse drehbar ist, wobei die Klappe an ihrem äußeren Umfang aus elastischem Material besteht, und wobei das Leitungselement des Weiteren eine Vorspannungseinrichtung, insbesondere eine Torsionsfeder, umfasst, die bei der Drehung der Klappe von der geschlossenen Position in die geöffnete Position vorgespannt wird, um die Klappe in der geöffneten Position hin zu der geschlossenen Position zu beaufschlagen.
  • In einer weiteren Ausführungsform bestehen das Rohrelement und das Strömungselement aus einem elastisch verformbaren Material und das Strömungselement ist ringförmig um den äußeren Umfang des Rohrelements angeordnet, wobei in der geschlossenen Position das Strömungselement das Rohrelement in radialer Richtung nach innen zusammendrückt, um den Rohrelementquerschnitt zu verschließen, und wobei das ringförmige Strömungselement bei dem ersten Druck in der geöffneten Position den Rohrelementquerschnitt nicht verringert.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Strömungselement ein Rückschlagventil, das eine innerhalb des Rohrelements angeordnete Ventilhülse mit einem Ventilschieber beinhaltet, wobei der Ventilschieber mit einer elastisch verformbaren Vorspannungseinrichtung verbunden ist und bei dem ersten Druck entgegen einer Vorspannungsrichtung in eine geöffnete Position bewegbar ist, in der die Vorspannungseinrichtung in einem vorgespannten Zustand ist und bei dem zweiten Druck durch die Vorspannungseinrichtung in die geschlossene Position bewegbar ist, und wobei die Vorspannungseinrichtung das dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen.
  • Die Vorspannungseinrichtung ist in einer weiteren Ausführungsform eine elastisch verformbare Membran und der Ventilschieber weist eine axiale Zentralbohrung auf, die an ihrem einen Ende an die Membran anschließt und in der geschlossenen Position mit ihrem anderen Ende in Fluidverbindung mit dem Ventilanschluss steht. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorspannungseinrichtung ein elastisch verformbarer Balg, der umfangsmäßig um zumindest einen Teil des Ventilschiebers angeordnet ist.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei dienen die Angaben wie „oben‘‘ und „unten“ bzw. „links“ und „rechts“ der besseren Erläuterungen der in den Figuren gezeigten schematischen Darstellung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne die Erfindung auf die gezeigten Ausführungsbeispiele oder eine bestimmte Einbauposition zu beschränken. Es zeigt:
  • 1: Eine schematische Schnittdarstellung eines Leitungselements mit einem Zulaufanschluss, einem Ventilanschluss, einem Ausgleichraum und einem Strömungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 2: Eine Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Zulaufanschluss, einem Ventilanschluss, einem Ausgleichraum und einem Strömungselement.
  • 3: Eine schematische Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rohrelement und einem Strömungselement in einer geschlossenen Position.
  • 4: Eine schematische Draufsicht auf das Strömungselement aus 3.
  • 5: Eine schematische Schnittdarstellung des Leitungselements gemäß 3 in einer geöffneten Position.
  • 6: Eine schematische Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem elastischen Strömungselement und einem elastisch verformbaren Rohrelement in einer geschlossenen Position.
  • 7: Eine schematische Schnittdarstellung des Leitungselements gemäß 6 in einer geöffneten Position.
  • 8: Einen Querschnitt eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rohrelement und einem Strömungselement.
  • 9: Eine axiale Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß 8 in einer geschlossenen Position.
  • 10: Eine axiale Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß 8 und 9 in einer geöffneten Position.
  • 11: Eine axiale Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Strömungselement gemäß 8, 9 und 10 in der geschlossenen Position.
  • 12: Eine Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß 11 in einer geöffneten Position.
  • 13: Eine Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rohrelement und einem Ventil in einer geschlossenen Postion.
  • 14: Eine Schnittdarstellung eines Leitungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit dem Rohrelement gemäß 13 und einem Ventil in einer geschlossenen Position.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Leitungselements 2 mit einem Zulaufanschluss 4, einem Ventilanschluss 6 und einem Ausgleichraum 8.
  • Ein in 1 und allen folgenden Figuren dargestelltes Leitungselement kann zwischen einem Fluidtank und einem Dosierventil, insbesondere am Eingang des Dosierventils, angeordnet werden. Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um wässrige Harnstofflösung (AdBlue) zum Einspritzen in einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs. Die generelle Strömungsrichtung eines durch das Leitungselement 2 strömenden Fluids verläuft in 1 und allen folgenden Figuren im Betrieb, wenn Fluid von einem Tank in ein Dosierventil eingespeist wird, durch das Leitungselement von einem tankseitigen Zulaufanschluss zu einem dosierventiseitigen Ventilanschluss, in 1 von oben nach unten. Der in den im Folgenden beschriebenen Leitungselementen herrschende Systemdruck kann z.B. etwa 5–9 bar, insbesondere 7 bar betragen.
  • Am oberen Ende des Leitungselements 2 ist der Zulaufanschluss 4 angeordnet, über welchen das Leitungselement 2 an einen nicht dargestellten Tank anschließbar ist. Der Zulaufanschluss 4 erstreckt sich in Strömungsrichtung in ein zylinderförmiges Gehäuse 8, das einen Ausgleichraum enthält, wobei sich der Zulaufanschluss 4 in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Großteil der Länge des Gehäuses 8 bis hin zu einem geringen Abstand zur unteren Ausgleichsraumwand 16 erstreckt.
  • Innerhalb des Gehäuses 8 ist in radialer Richtung um den Zulaufanschluss 4 ein im Wesentlichen ringscheibenförmiges Kompensationselement 10 angeordnet, das mit seinem inneren Umfang mit dem Zulaufanschluss 4 und mit seinem äußeren Umfang mit der Innenseite des Gehäuses 8 verbunden ist. Das Kompensationselement 10 trennt den im Gehäuse 8 gebildeten Ausgleichraum in einen oberen Ausgleichraum 18 oberhalb des Kompensationselements 10 und einen unteren Ausgleichraum 20 unterhalb des Kompensationselements 10. Das Elastomer kann direkt mit dem Gehäuse 8 verspritzt werden oder aber es kann eine Verbindung des Kompensationselements 10 mit der Innenseite des Gehäuses 8, beispielsweise über eine Befestigung 12 wie eine Press- oder Keilverbindung über eine Aussparung in der Ausgleichsraumwand 16, realisiert werden, um einen fluiddichten Abschluss zwischen dem oberen Ausgleichraum 18 und dem unteren Ausgleichraum 20 zu erhalten. Ferner bildet die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss 4 und dem Kompensationselement 10 einen fluiddichten Abschluss zu dem oberen Ausgleichraum 18.
  • Das Kompensationselement 10 besteht beispielsweise aus einem elastisch verformbaren und dynamisch belastbarem Material, wie aus der Klasse der Kautschukarten, beispielsweise FFKM (Perfluorkautschuk) FKM (Fluorkautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk).
  • Des Weiteren weist das Kompensationselement 10 ein an diesem angebrachtes Ausgleichelement 14 auf, das sich auf der Oberseite des Kompensationselements 10 von dem inneren, ventilanschlussseitigen Ende beispielsweise schräg nach oben zu einer inneren Kante des Ausgleichraums 8 erstreckt, wobei das Ausgleichelement an der Innenseite des Ausgleichraums 8 anliegt. Es ist ebenfalls denkbar, das Ausgleichelement beispielsweise gebogen oder einstückig mit dem Kompensationselement 10 auszuführen.
  • In 1 ist des Weiteren ein Strömungselement 22 dargestellt, das sich in der rechten Hälfte des unteren Ausgleichraums 20 befindet und rohrförmig ausgebildet ist. Das rohrförmige Strömungselement 22 schließt in Strömungsrichtung an den Ventilanschluss 6 am unteren Ende des Ausgleichraums 8 an und besteht in dem in 1 dargestellten Beispiel aus einem ersten gebogenen Strömungselementabschnitt 26, der sich an den zu dem Zulaufanschluss 4 koaxialen Ventilanschluss 6 anschließt, und aus einem zweiten im Wesentlichen U-förmigen Strömungselementabschnitt 24, dessen höchster Punkt geringfügig unterhalb des Kompensationselements 10 liegt. Der rechte gebogene Abschnitt 28 des U-förmigen Strömungselementabschnitts 24 bildet das zweite Ende des Strömungselements 22 und befindet sich in etwa auf der Mitte des unteren Ausgleichraums 20.
  • In Betrieb strömt in 1 Fluid von dem Zulaufanschluss 4 in den innerhalb des Gehäuses 8 ausgebildeten Ausgleichraum 20 und sammelt sich dort. Hat das Fluid eine Füllhöhe in dem Ausgleichraum 20 erreicht, die das obere Ende den obersten Punkt des U-förmigen Strömungselementabschnitts 24 übersteigt, strömt das Fluid durch das Strömungselement 22 zum Ventilanschluss 6.
  • Zum Druckbeaufschlagen des von einem Tank zu einem Dosierventil durch das Leitungselement 2 strömenden Fluids wird beispielsweise eine Pumpe eingesetzt. Um eine Fluidansammlung in dem Dosierventil bei Außerbetriebnahme der Pumpe zu vermeiden, wird beispielsweise mit Hilfe der Pumpe eine Rückströmung des Fluids durch einen so genannten Impulsrückstoß erzeugt. Ein solcher Impulsrückstoß wird beispielsweise durch ein plötzliches Schließen eines Strömungsventils der Pumpensaugseite erreicht, wodurch ein Unterdruck in der Druckleitung erzeugt wird. Dieser durch den Impulsrückstoß erzeugte Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck beträgt beispielsweise etwa –0,3 bis –0,2 bar und wird beispielsweise über einen Zeitraum von 0,5 Sekunden bis 1,5 Sekunden aufrecht erhalten. Die Druckhöhe und die Dauer des Impulsrückstoßes kann so dimensioniert werden, dass durch den Unterdruck das gesamte in dem Dosierventilvolumen enthaltene Fluid aus dem Dosierventil gesaugt wird.
  • Im Falle des voran beschriebenen Unterdrucks durch einen Impulsrückstoß bildet sich in dem Zulaufanschluss 4, dem Ausgleichraum 20 und dem Strömungselement 22 ein Unterdruck und Fluid strömt von dem Ventilanschluss durch das Strömungselement 22 in den Ausgleichraum 20 und wird durch den Zulaufanschluss 4 aus dem Leitungselement 2 gesaugt.
  • Im Anschluss an den Impulsrückstoß ist es möglich, dass sich in dem Ausgleichraum 20 Fluid ansammelt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass Fluid aus dem Zulaufanschluss zurück in den Ausgleichraum 20 läuft oder dadurch, dass nicht das gesamte Fluid durch den Impulsrückstoß aus dem Ausgleichraum über den Zulaufanschluss 4 abgesaugt wurde.
  • Ein Rücklauf des Fluids aus dem Ausgleichraum 20 durch das Strömungselement 22 in den Ventilanschluss 6 ist nur dann möglich, wenn der Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum 20 den U-förmigen Bogen Strömungselementabschnitts 24 übersteigt. Des Weiteren bietet die U-förmige Ausbildung des Strömungselements 24 den Vorteil, dass sich in dem U-förmigen Bogen ein Luftpolster bilden kann, das einen Rücklauf von Fluid durch das Strömungselement 22 hin zu dem Ventilanschluss 6 auch bei einem Füllstand, der den U-förmigen Bogen Strömungselementabschnitts 24 übersteigt, entgegen wirkt. Zur Vereinfachung ist es außerdem möglich, auf den Endabschnitt 28 des U-förmigen Strömungselementabschnitts 24 zu verzichten.
  • Gefriert das Fluid, insbesondere wässrige Harnstofflösung, in dem Ausgleichraum 20, nimmt das Fluidvolumen zu. Im Falle einer wässrigen Harnstofflösung von etwa 32,5 % Harnstoff („AdBlue“) nimmt das Volumen beispielsweise um bis zu 7,4 % zu. Bei der Ausdehnung des Fluids durch Gefrieren drückt das gefrorene Fluid von unten gegen das Kompensationselement 10 und drückt dieses nach oben. Das elastisch ausgebildete Kompensationselement 10 verformt sich bedingt durch den Eisdruck des Fluids nach oben und kompensiert somit die Volumenzunahme des Fluids bei Gefrieren. Beim Auftauen und damit verbundenem Volumenrückgang des Fluids wird das Kompensationselement 10 durch die von dem Ausgleichelement 14 ausgehende Federwirkung zurück in die Ausgangsposition gedrückt.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Leitungselements 30 mit einem Zulaufanschluss 4, einem Ventilanschluss 6, einem Ausgleichraum 32 und einem Strömungselement 38. In dem in 2 dargestellten Leitungselement 30 entspricht das Kompensationselement 10, das Ausgleichelement 14 und der Zulaufanschluss 4 den zugehörigen Elementen aus 1.
  • In Strömungsrichtung schließt sich in 2 an den Zulaufanschluss 4 ein Strömungselement 38 an, das aus einer ersten Abzweigung 40 und einer zweiten Abzweigung 42 besteht. Die Abzweigungen 40, 42 führen in einem Abstand zueinander aus dem Ausgleichraum 32 zu dem Ventilanschluss 6. In dem in 2 dargestellten Beispiel schließt die erste Abzweigung 40 an eine linke Seite des unteren Ausgleichraums 36 und die zweite Abzweigung 42 an eine rechte Seite des unteren Ausgleichraums 36 an. Die Abzweigungen 40 und 42 verlaufen V-förmig durch die untere Ausgleichswand 48 des Ausgleichraums 32 und führen vor dem Austritt aus der Ausgleichsraumwand 48 und dem Ventilanschluss 6 zusammen.
  • Am ausgleichraumseitigen Ende jeder Abzweigungen 40, 42 ist jeweils ein Rückschlagventil 44, 46 angeordnet, wobei das Rückschlagventil 44 in der ersten Abzweigung 40 bei Systemdruck eine Strömung von dem Ausgleichraum durch die erste Abzweigung 40 hin zu dem Ventilanschluss zulässt und das zweite Rückschlagventil 46 in der zweiten Abzweigung 42 eine Strömung von dem Ventilanschluss 6 durch die zweite Abzweigung 42 in den Ausgleichraum 32 zulässt.
  • In Betrieb strömt Fluid unter Systemdruck von dem Zulaufanschluss 4 in den Ausgleichraum 32 durch das geöffnete erste Rückschlagventil 44 über die erste Abzweigung 40 in den Ventilanschluss 6. Das erste Rückschlagventil 44 ist derart ausgebildet, dass es bei einem Druck, der größer oder gleich dem Systemdruck ist, eine Strömung von dem Ausgleichraum 32 durch die erste Abzweigung 40 hin zu dem Ventilanschluss 6 erlaubt. Fällt der Fluiddruck unterhalb des Systemdrucks ab, schließt das erste Rückschlagventil 44.
  • Das zweite Rückschlagventil 46 ist derart ausgebildet, dass es eine Strömung von dem Ventilanschluss 6 über die zweite Abzweigung 42 in den Ausgleichraum 32 bei einem Unterdruck, insbesondere in Höhe von –0,2 bis –0,3 Bar, erlaubt. Ein solcher Druck entsteht durch den bereits beschriebenen Impulsrückstoß und ermöglicht ein Absaugen des in dem sich an den Ventilanschluss 6 anschließenden Dosierventil vorhandenen Fluids. Nach dem Impulsrückstoß stellt sich üblicherweise Umgebungsdruck in dem System ein, bei welchem keines der beiden Rückschlagventile 44, 46 geöffnet ist.
  • Bei Umgebungsdruck in dem unteren Ausgleichraum 36 vorhandenes Fluid dehnt sich, wenn es gefriert, gegen das Kompensationselement 10 aus und drückt dieses nach oben entgegen der Ausgleichsraumwand 48 des Ausgleichraums 32. Wie bereits mit Bezug auf 1 beschrieben, kompensiert das elastisch verformbare Kompensationselement 10 die Volumenausdehnung eines in dem Ausgleichraum 32 vorhandenen Fluids und kehrt bei Volumenrückgang des Fluids durch die Federwirkung des Ausgleichselements 14 in den Ausgangszustand zurück.
  • In 3 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Leitungselements 50 mit einem Rohrelement 52 und einem Strömungselement 56 gezeigt.
  • Das Rohrelement 52 weist ein in seinem Inneren angeordnetes Strömungselement 56 auf, das in 3 in der geschlossenen Position gezeigt ist, in der es den Strömungsquerschnitt des Rohrelements 52 verschließt. Das Strömungselement 56 weist einen kreisscheibenförmigen Hauptkörper 58 und ein kreisringförmiges elastisches Element 60 auf, das um den äußeren Umfang des Hauptkörpers 58 angebracht ist. Der Hauptkörper 58 besteht aus einem unelastischen, festen Material, wobei das elastische Element 60 aus einem dynamisch belastbaren elastischen Material besteht.
  • Das Rohrelement 52 in 3 weist auf Höhe des Strömungselements 56 einen Absatz 54 auf, der den unteren Querschnitt des Rohrelement 52 verringert.
  • Das elastische Element 60 des Strömungselements 56 liegt in dem in 3 dargestellten geschlossenen Zustand auf dem Absatz 54 zwischen dem größeren zulaufseitigen Querschnitt und den kleineren ventilseitigen Querschnitt auf, wobei die Breite des elastischen Elements 60 in etwa der Breite des Absatzes 54 entspricht.
  • Das Strömungselement 56 weist des Weiteren ein Drehgelenk 62 auf, das das Strömungselement 56 drehbar lagert. Das Drehgelenk 62 ist relativ zu der Rohrelementmittelachse A nach links versetzt angeordnet, so dass die Drehachse D nicht durch die Mitte des Strömungselement 56 verläuft.
  • 3 zeigt ferner ein Federelement 64, beispielsweise eine Torsionsfeder. In dem in 3 dargestellten geschlossenen Zustand des Strömungselements 56 befindet sich das Federelement 64 in einem ungespannten Zustand und wird im Fall einer Drehung des Strömungselements 56 um die Drehachse D vorgespannt.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf das kreisscheibenförmige Strömungselement 56 aus 3. mit dem kreisscheibenförmigen Hauptkörper 56 und dem darum angeordneten elastischen Element 60. Des Weiteren ist in 4 der Mittelpunkt M des Strömungselements 56 und die dezentrale, nicht durch den Mittelpunkt M verlaufende Drehachse D dargestellt, um welche das Strömungselement drehbar ist. Die Drehachse D des Strömungselements 56 teilt das Strömungselement in zwei Flächen A1, A2, wobei die Fläche A1 in 4 links der Drehachse D kleiner ist als die Fläche A2 rechts der Drehachse D des Strömungselements 56.
  • 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Leitungselements 50 aus 3 mit dem Rohrelement 52 und dem Strömungselement 56 in einer geöffneten Position, wobei die in 5 dargestellten Elemente des Leitungselements 50 den in 3 dargestellten Elementen entsprechen.
  • In den 5 dargestellten geöffneten Positionen des Strömungselements 56 ist das Strömungselement 56 relativ zu der in 3 dargestellten Position um 90 Grad im Uhrzeigersinn um die Drehachse D gedreht. Der Strömungsquerschnitt des Rohrelements 52 wird somit durch das Strömungselement 56 nicht wie in 3 verschlossen.
  • In der geöffneten Position in 5 liegt das Strömungselement 56 parallel zu der Mittelachse A des Rohrelements 52, wobei das Federelement 64 in dieser Position vorgespannt ist und ein Schließmoment auf das Strömungselement 56 in Richtung des geschlossenen Zustandes ausübt. Das Federelement 64 ist in dem Drehgelenk 62 angeordnet und vorzugsweise derart ausgebildet, dass das auf das Strömungselement 56 wirkende Schließmoment ein langsames Schließen des Strömungselements 56 von der geöffneten Position in 5 hin zu der geschlossenen Position in 3 bewirkt.
  • In Betrieb strömt in 3 und 5 von oben nach unten Fluid durch das Leitungselement 50. Unter einem Systemdruck ps von beispielsweise etwa 5–9 bar, unter welchem Fluid von dem Tank in das Dosierventil strömt, wird eine Kraft von Fs = ps·A auf das Strömungselement 56 ausgeübt, wobei A die Oberfläche des Strömungselements 56 ist.
  • Durch die dezentrale Lagerung des Strömungselements 56 an dem Drehgelenk 62 wirkt eine erste Kraft von F1 = ps·A1 auf die erste Strömungselementfläche A1, woraus ein auf das Strömungselement 56 wirkende Drehmoment von M1 = F1·x1 resultiert, wobei x1 der Abstand des Schwerpunkts in der ersten Strömungselementfläche A1 im Drehgelenk 62 ist. Auf die zweite Strömungselementfläche A2 wirkt analog eine Kraft von F2 = ps·A2 und ein entgegengesetzt zum ersten Drehmoment M1 wirkendes zweites Drehmoment von M2 = F2·x2 wobei x2 der Abstand des Schwerpunkts der zweiten Strömungselementfläche A2 zum Drehgelenk 62 des Strömungselements 56 ist.
  • Dadurch, dass die in 4 dargestellte zweite Strömungselementfläche A2 größer ist als die erste Strömungselementfläche A1 ist, ergibt sich, dass auf die zweite Strömungselementfläche A2 eine größere Kraft F2 wirkt, als die auf die erste Strömungselementfläche A1 wirkende Kraft F1. Daraus folgt, dass das Drehmoment M2 größer als das Drehmoment M1 ist, woraus sich ein auf das Strömungselement 56 wirkendes Drehmoment von MGes = M2 – M1 ergibt. Mges bewirkt eine Drehung des Strömungselements 56 um die Drehachse D in 3 und 5 im Uhrzeigersinn, von der in 3 dargestellten geschlossenen Position in die in 5 dargestellte geöffnete Position.
  • Dabei wird das Drehelement 64 vorgespannt und wirkt der Drehung von der geschlossenen in die geöffnete Position entgegen. Das Drehelement 64 ist so eingestellt, dass das Vorspannmoment MV in der in 5 dargestellten geöffneten Position kleiner ist als das bei Systemdruck ps insgesamt auf das Strömungselement 56 wirkende Moment Mges, so dass bei Systemdruck ps eine Drehung des Strömungselements 56 in die in 5 gezeigte geöffnete Position ermöglicht wird.
  • Bei einem Druckabfall unterhalb des Systemdrucks pS übersteigt das durch das Federelement 64 auf das Strömungselement 56 ausgeübte Vorspannmoment MV das durch die Fluidströmung auf das Strömungselement 56 wirkende Moment Mges, wobei das Federelement 64 ein langsames Bewegen des Strömungselements 56 von der geöffneten Position in die geschlossene Position bewirkt. Die Schließzeit, in der das Strömungselement 56 von der geöffneten in die geschlossene Position bewegt wird, beträgt dabei in etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden, so dass über die Dauer eines Impulsrückstoßes der Strömungsquerschnitt des Rohrelements 52 geöffnet bleibt, und eine Rückströmung des Fluids entgegen der Strömungsrichtung in Betrieb ermöglicht wird.
  • Nach der Schließzeit von etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden befindet sich das Strömungselement 56 in der in 3 gezeigten geschlossenen Position und verhindert ein Rückströmen des Fluids von dem Tank in das Dosierventil durch das Leitungselement 50 bei einem Druck unterhalb des Systemdrucks ps. In der geschlossenen Position des Strömungselements 56 wird außerdem verhindert, dass sich in 3 oberhalb des Strömungselements 56 absetzendes Fluid beim Gefrieren in das Dosierventil ausdehnt, da das Strömungselement 56 bei einer Eisanlagerung oberhalb des Strömungselements 56 nicht in die geöffnete Position drehbar ist.
  • 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Leitungselements 66 mit einem Strömungselement 68 und einem Rohrelement 70.
  • Um den äußeren Umfang des Rohrelements 70 ist das im kreisringförmige elastische Strömungselement 68 angeordnet, wobei das Rohrelement 70 sowie das Strömungselement 68 aus einem elastisch verformbaren Material bestehen.
  • 6 zeigt das Strömungselement 68 in einer geschlossenen Position, wobei die elastischen Wände des Rohrelements 70 durch das Strömungselement 68 in radialer Richtung nach innen gedrückt werden, sodass der Strömungsquerschnitt des Rohrelements 70 geschlossen ist.
  • 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Leitungselements 66 aus 6 mit den Strömungselement 68 und dem Rohrelement 70 in der geöffneten Position, wobei die in 7 gezeigten Elemente den mit Bezug auf 6 beschriebenen Elementen entsprechen.
  • In 7 befindet sich das Strömungselement 68 in einem vorgespannten Zustand, in dem es kreisringförmig um den äußeren Umfang des Rohrelements 70 anliegt und einen im Wesentliche elliptischen Querschnitt aufweist. Das Rohrelement 70 wird in der in 7 gezeigten geöffneten Position nicht durch das Strömungselement 68 in radialer Richtung nach innen zusammengedrückt und weist einen konstanten Strömungsquerschnitt auf.
  • Im Betrieb strömt in 6 und 7 Fluid von oben nach unten durch das Leitungselement 66 und drückt, bei Systemdruck, das um das Rohrelement 70 angeordnete Strömungselement 68 radial nach außen, so dass in der 7 dargestellten geöffneten Position der gesamte Strömungsquerschnitt des Rohrelements 70 freigegeben wird. Bei einem Druckabfall unterhalb des Systemdrucks drückt das Strömungselement 68 die elastische Wand des Rohrelements 70 in radialer Richtung nach innen zusammen, so dass die in 6 dargestellte geschlossene Position erreicht wird, und der Strömungsquerschnitt des Rohrelement 70 versperrt ist.
  • Das Strömungselement 68 und das Rohrelement 70 bestehen vorzugsweise aus einem trägen, elastischen Material, so dass die Verformung des Strömungselements 68 und des Rohrelements 70 von der in 7 dargestellten geöffneten Position die in 6 dargestellte geschlossene Position in einem Schließintervall von etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden bewegt wird. Innerhalb des Schließintervalls wird eine durch den voran beschriebenen Impulsrückstoß hervorgerufene Rückströmung entgegen der Strömungsrichtung ermöglicht, so dass aus einem an das Leitungselement 66 angeschlossenen Dosierventil das gesamte Fluidvolumen innerhalb des Schließintervalls herausströmen kann.
  • In den in 6 dargestellten geschlossenen Zustand wird eine Rückströmung bei einem Druck unterhalb des Systemdrucks von einem oberhalb des Leitungselements 66 angeschlossenen Tank hin zu einem an der unteren Seite des Leitungselements angeschlossenen Drehventils verhindert. Die durch das Strömungselement 68 auf das Rohrelement 70 wirkende radiale Spannkraft ist vorzugsweise größer als eine durch Fluidausdehnung bei Gefrieren auf das Innere des Rohrelements 70 wirkende Kraft, so dass eine Ausdehnung von gefrorenem Fluid keine Bewegung des Strömungselements in die geöffnete Position bewirkt und eine Ausdehnung von gefrorenem Fluid in das Dosierventil verhindert wird.
  • 8 zeigt einen Querschnitt eines Leitungselements 72 mit einem Rohrelement 74 und einem innerhalb des Rohrelements 74 angeordneten Strömungselement 82.
  • Das Rohrelement 74 weist in seinem Inneren ein Strömungselement 82 auf, das aus einem elastisch verformbaren Material, wie beispielsweise FFKM (Perfluorkautschuk) FKM (Fluorkautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) besteht.
  • Das Strömungselement 82 umfasst drei Klappen 76, 78 und 80, eine erste Klappe 78, eine zweite Klappe 76 und eine dritte Klappe 80. Die Klappen 76, 78 und 80 haben eine im Wesentlichen halbschalenförmig gewölbte Form und sind jeweils auf gleicher Höhe mit einer Hälfte ihres Umfangsrandes an dem inneren Umfang des Rohrelements 74 nebeneinander angebracht. Die andere Hälfte der Umfangsränder liegt innerhalb des Rohrelements 74. In 8 ist das Strömungselement 82 in seiner geschlossenen Position gezeigt, wobei die innenseitigen Hälften der Umfangsränder der Klappen 76, 78, 80 jeweils aneinander anliegen und den gesamten Strömungsquerschnitt des Rohrelements 74 verschließen.
  • 9 zeigt eine axiale Schnittdarstellung des Leitungselements 72 aus 8 mit dem Rohrelement 74 und dem Strömungselement 82 in der geschlossenen Position. In 9 sind nur die erste Klappe 76 und die zweite Klappe 78 dargestellt, wobei diese, in der geschlossenen Position des Strömungselements 82, jeweils mit ihrem einen Ende an der Rohrelementinnenseite angebracht sind und mit ihrem anderen Ende in der Mitte des Rohrelements aneinander anliegen. Die erste und die zweite Klappe 76, 78 sowie die in 9 nicht dargestellte dritte Klappe 80 sind in dem Rohrelement mit der halbschalenförmig gewölbten Fläche nach oben zeigend angeordnet.
  • 10 zeigt eine axiale Schnittdarstellung des Leitungselements 72 aus 8 und 9 mit dem Rohrelement 74 und dem Strömungselement 82 in einer geöffneten Position, in der die erste Klappe 76 und die zweite Klapp 78 in radialer Richtung nach außen in Richtung der Rohrelementinnenwand zusammengedrückt sind. In der in 10 dargestellten geöffneten Position des Strömungselements 82 berühren sich die innenseitigen Umfangsränder der Klappen 76, 78 und 80 nicht oder nur geringfügig in der Nähe der Rohrelementinnenwand.
  • 11 zeigt eine axiale Schnittdarstellung eines eines Leitungselements 84 mit dem Strömungselement 82 aus 8, 9 und 10 in der geschlossenen Position, einem Rohrelement 86 und einem Vorspannelement 94.
  • Das in 11 gezeigte Rohrelement 86 weist in seiner Innenseite eine umfangsmäßige Aussparung 90 auf, innerhalb welcher etwa die Hälfte der ersten und zweiten Klappe 76, 78 und der in 11 nicht dargestellten dritten Klappe 80 des Strömungselements 82 angeordnet sind. Weiterhin zeigt 11 ein rohrförmiges Vorspannelement 88, das beispielsweise aus einem elastischen Material besteht. Das Vorspannelement 88 ist mit seinen beiden Enden innerhalb der Aussparung 90 an dessen innenseitigen Kanten befestigt, sodass der Durchmesser des Vorspannelements 88 im ungespannten Zustand dem Durchmesser des Rohrelements 86 entspricht. Das Vorspannelement 88 ist in 11 in einem vorgespannten Zustand gezeigt, in dem es sich in radialer Richtung nach außen wölbt und mit seiner einen Seite an der in radialer Richtung äußeren Seite der Aussparung 90 anliegt. Mit der inneren Seite liegt das Vorspannelement 88 an dem Umfangsrand des Strömungselements 82 an und beaufschlagt dieses mit einer in radialer Richtung nach innen zeigenden Vorspannkraft.
  • 12 zeigt eine Schnittdarstellung des Leitungselements 84 aus 11 mit dem Rohrelement 86, dem Vorspannelement 88 und dem Strömungselement 82 in der geöffneten Position, wobei das gesamte Strömungselement 82 innerhalb der Aussparung 90 angeordnet ist und der gesamte Strömungsquerschnitt des Leitungselements 84 in der geöffneten Position des Strömungselements 84 freigegeben ist.
  • Strömt in Betrieb Fluid in den 9 bis 12 unter Systemdruck von oben nach unten durch die Leitungselemente 72 und 84, wird das Strömungselement 82 von der geschlossenen Position in die geöffnete Position bewegt, indem der Fluiddruck die Klappen 76, 78 und 80 in axialer und radialer Richtung nach außen zusammendrückt. Die Klappen 76, 78 und 80 sind so ausgebildet, dass sie bei einem Druck, der größer oder gleich dem Systemdruck ist, in die geöffnete Position bewegbar sind. Fällt der Druck unterhalb des Systemdrucks ab, reicht der Fluiddruck nicht aus, um die Klappen 76, 78 und 80 des Strömungselements 82 in der geöffneten Position zu halten und das Strömungselement 82 bewegt sich in die geschlossene Position. Das Strömungselement 82 ist vorzugsweise aus einem elastischen, trägen Material ausgebildet, sodass die Schließzeit, in der sich das Strömungselement 82 von der geöffneten in die geschlossenen Position bewegt, größer als die Öffnungszeit bei einer Bewegung von der geschlossenen in die geöffnete Position ist, und etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden entspricht.
  • Eine schnelle Öffnungszeit stellt sicher, dass möglichst viel Strömungsvolumen direkt nach dem Erreichen des Systemdrucks durch das Leitungselement 72, 84 strömt, wobei eine langsame Schließzeit hingegen dafür sorgt, dass während eines Impulsrückstoßes das gesamte sich in dem Dosierventil befindende Fluid aus diesem durch das Leitungselement 72, 84 heraus strömen kann.
  • Des Weiteren verhindert das Leitungselement 72, 84 ein Zurücklaufen des Fluids in das Dosierventil bei einem Druck unterhalb des Systemdrucks.
  • Im Falle des Gefrierens von Fluid, das sich oberhalb des Strömungselements 82 indem Leitungselement 72, 84 sammelt, dehnt sich das Fluid aus und schiebt sich auf das Strömungselement 82. Dabei werden die Klappen 76, 78 und 80 in axialer Richtung nach unten gedrückt. Bedingt durch die halbschalenförmig gewölbte Form der Klappen 76, 78 und 80 erzeugt eine solche axiale Kompression ein Gegeneinanderpressen der Klappen 76, 78 und 80 in radialer Richtung. In diesem Zustand ist eine relativ große radiale Kraft notwendig, um das Strömungselment 82 zu öffnen, welche die durch Volumenausdehnung des Fluids im Gefrierfall entstehende Kraft übersteigt, sodass das Öffnen des Strömungselements 82 durch Eisdruck verhindert wird. Die durch Gefrieren des Fluids entstehende Volumenausdehnung wird außerdem durch das flexible Strömungselement 76, 78 in axialer Richtung kompensiert, wodurch Gefrierschäden sowohl in einem angeschlossenen Dosierventil als auch in dem Leitungselement 72, 84 verhindert werden.
  • Weiterhin ist es möglich, dass sich sowohl im geöffneten als auch im geschlossenen Zustand des Strömungselements 84 unterhalb der gewölbten Klappen Luftblasen sammeln. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass durch die Form der Klappen 76, 78 und 80 ein Luftpolster dosierventilseitig gehalten wird, gegen das sich dosierventilseitig gefrierendes Fluid ausdehnen kann, ohne das Dosierventil zu beschädigen.
  • 13 zeigt eine Schnittdarstellung eines Leitungselements 94 mit einem Rohrelement 96 und einem in dem Rohrelement 96 angeordneten Ventil 100 in einer geschlossenen Postion.
  • Das Rohrelement 96 weist einen rechts angeordneten tankseitigen Zulaufanschluss 106 zum Anschluss an einen nicht dargestellten Fluidtank und einen in 13 unten durch die Rohrelementwand verlaufenden dosierventilsetigen Ventilanschluss 108 zum Anschluss an ein nicht dargestelltes Dosierventil auf.
  • Die generelle Strömungsrichtung eines im Betrieb durch das Leitungselement 94 strömenden Fluids verläuft in 13 von dem Zulaufanschluss 106 zu dem Ventilanschluss 108.
  • Das Ventil 100 umfasst eine zylinderförmige Ventilhülse 98, die innerhalb des Rohrelements angeordnet ist und mit ihrem äußeren Durchmesser an dem inneren Durchmesser des Rohrelements 96 anliegt. Die Ventilhülse 98 weist eine radiale Durchgangsbohrung 114 auf, die fluchtend mit dem dosierventilseitigen Anschluss angeordnet ist. Ferner hat die Ventilhülse an ihrem in 13 rechten Ende einen in radialer Richtung nach innen zeigenden abgerundeten Absatz, der einen Ventilsitz 116 bildet.
  • Innerhalb der Ventilhülse 98 ist ein Ventilschieber 102 angeordnet mit einem sich am rechten Ende des Ventilschiebers 102 anschließenden Ventilkopf 104, der sich an dem Ventilsitz 116 der Ventilhülse 98 abstützt. Der Ventilkopf 104 weist eine über den gesamten Durchmesser verlaufende radiale Bohrung auf, die in dem in 13 dargestellten geschlossenen Position mit der Durchgangsbohrung 114 in der Ventilhülse 98 fluchtet. Von dem linken Ende des Ventilschiebers 102 erstreckt sich eine axiale Zentralbohrung 110, die auf der rechten Seite in die Bohrung durch den Ventilkopf 104 mündet.
  • Mit seinem linken Ende stützt sich der Ventilschieber 102 an eine elastische Membran 112 ab, die über den gesamten Durchmesser der Ventilhülse 98 und des Rohrelements 96 verläuft und an der linken Außenseite des Rohrelements 96 angebracht ist. Die Membran 112 besteht aus einem elastischen, trägen Material, das sich unter Belastung verformt und beim Abfallen der Belastung langsam mit einer Zeitverzögerung in die Ausgangsposition zurückkehrt.
  • In Betrieb strömt Fluid von dem tankseitigen Zulaufanschluss 106 unter Systemdruck gegen den Ventilkopf 104 und schiebt diesen nach links gegen die Membran 112 in eine geöffnete Position. Dabei wird die Durchgangsbohrung 114 in der Ventilhülse 98 freigegeben und Fluid strömt durch die Durchgangsbohrung 114 zu dem dosierventilseitigen Anschluss 108. Die Membran 112 weist die Eigenschaft auf, dass sie bei einer unter Systemdruck auf den Ventilkopf 104 wirkenden Kraft elastisch dehnbar ist und eine axiale Bewegung des Ventilschiebers 102 ermöglicht, wobei die Membran den Ventilschieber 102 in Richtung des Ventilsitzes 116 vorspannt. Bei einem Druckabfall unter den Systemdruck wird der Ventilschieber 102 durch die Vorspannkraft der Membran 112 in Richtung des Ventilsitzes 116 bewegt, wobei, bedingt durch die träge Materialeigenschaft der Membran 112, die Schließbewegung langsamer als die Öffnungsbewegung erfolgt. Die Dauer der Schließbewegung beträgt beispielsweise und etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden, sodass der bei einem Impulsrückstoß entstehende Unterdruck das gesamte Fluidvolumen aus dem angeschlossenen Dosierventil durch das Leitungselement 94 saugt.
  • In der in 13 dargestellten geschlossenen Position des Ventilschiebers 102 ist eine Fluidströmung von dem tankseitigen Anschluss 106 hin zu dem dosierventuilseitigen Anschluss versperrt und eine Nachlaufen von Fluid von dem Tank in das Dosierventil wird verhindert. In der geschlossenen Position in dem Leitungselement 94 vorhandenes Fluid kann sich, wenn es gefriert, durch die Zentralbohrung 110 in dem Ventilschieber 102 gegen die Membran 112 ausdehnen, wodurch eine Beschädigung des Leitungselements 94 und des nicht dargestellten angeschlossenen Dosierventils beim Gefrieren verhindert wird.
  • 14 zeigt eine Schnittdarstellung eines Leitungselements 118 mit dem Rohrelement 96 aus 13 und einem Ventil 120 in einer geschlossenen Position, wobei die Ventilhülse 98, der Ventilsitz und der Ventilkopf 104 den zugehörigen Elementen in 13 entsprechen.
  • Im Unterschied zu 13 ist in 14 der Ventilschieber 122 schmaler und als Vollzylinder ausgebildet. Um den Ventilschieber 122 herum ist ein schlauchförmiger, aus elastischem Material bestehender Balg 124 wellenförmig angeordnet. Der Balg 124 ist mit seinem linken Ende an der linken Außenseite des Rohrelements 96 und mit seinem rechten Ende an dem Zylinderkopf 104 angebracht.
  • Weiterhin ist an der linken Außenseite des Rohrelements 96 eine Abstützplatte 128 angebracht, die sich über die Verbindung des Balgs 124 mit dem Rohrelement und über den gesamten Querschnitt des Rohrelements erstreckt. Der Balg 124 besteht aus einem elastischen, trägen Material, das sich unter Belastung verformt und sich beim Abfallen der Belastung langsam in die Ausgangsposition zurückkehrt.
  • Ferner zeigt 14 eine Verbindung 130 zwischen der Abstützplatte 128 und dem Rohrelement 96. Die Verbindung 130 ist beispielsweise flexibel ausgebildet, so dass die Abstützplatte 128 relativ zu dem Rohrelement 96 beispielsweise in axialer Richtung bewegbar ist.
  • Im Betrieb wird der Ventilschieber 122 durch das unter Systemdruck strömende Fluid nach links gegen die Abstützplatte 128 in eine geöffnete Position bewegt, wobei der Balg 124 zusammengedrückt wird und den Ventilschieber 122 in Richtung des Ventilsitzes 116 vorspannt. Beim Abfallen des Drucks unterhalb des Systemdrucks wird der durch den Balg 124 beaufschlagte Ventilschieber 122 langsam zurück in die geschlossene Position bewegt, wobei die Schließzeit größer als die Öffnungszeit ist. Im Falle eines Impulsrückstoßes strömt, durch das langsame Schließen des Ventils 126, das gesamte Fluid aus einem angeschlossenen Dosierventil durch das Leitungselement 118 heraus. Fluid, das in der geschlossenen Position in dem Leitungselement vorhanden ist, kann sich, wenn es gefriert, gegen den elastischen Balg 124 ausdehnen, wodurch eine Beschädigung des Leitungselements und des Dosierventils im Gefrierfall verhindert wird. Zusätzlich kann sich das Fluid im Gefrierfall gegen die Abstützplatte 128 ausdehnen und diese in axialer Richtung relativ zu dem Rohrelement 96 verschieben. Die flexible Verbindung 130 zwischen der Abstützplatte 128 und dem Rohrelement 96 bietet eine zusätzliche Kompensation der Volumenausdehnung des Fluids beim Gefrieren.

Claims (15)

  1. Leitungselement (2) zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung, in ein Dosierventil umfassend: einen Zulaufanschluss (4), einen Ventilanschluss (6), einen zur Aufnahme von Fluid ausgebildeten Ausgleichraum (20), ein in dem Ausgleichraum (20) angeordnetes, vorzugsweise elastisch verformbares Kompensationselement (10), das dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen, und ein Strömungselement (22) zur Steuerung/ Regelung von Fluidströmung zwischen dem Eingangsleitungsanschluss und dem Ventilanschluss, wobei das Strömungselement derart ausgebildet ist, dass es bei einem ersten Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum (20) Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss (4) und dem Ventilanschluss (6) erlaubt und bei einem zweiten Fluidfüllstand in dem Ausgleichraum (20), der geringer als der erste Füllstand ist, eine Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss (4) und dem Ventilanschluss (6) verhindert.
  2. Leitungselement nach Anspruch 1, wobei das Strömungselement ein Rohrelement ist, das an seiner einen Seite mit dem Ventilanschluss (6) verbunden ist und mit seiner anderen Seite in den Ausgleichraum () hineinragt.
  3. Leitungselement nach Anspruch 2, wobei das Rohrelement U-förmig ausgebildet ist.
  4. Leitungselement (30) zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung, in ein Dosierventil umfassend: einen Zulaufanschluss (4), einen Ventilanschluss (6), einen zur Aufnahme von Fluid ausgebildeten Ausgleichraum (32), ein in dem Ausgleichraum (32) angeordnetes, vorzugsweise elastisch verformbares Kompensationselement (10), das dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen, und ein Strömungselement (38) zur Steuerung/ Regelung von Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss (4) und dem Ventilanschluss (6), wobei das Strömungselement (38) derart ausgebildet ist, dass es bei einem ersten Druck eine Fluidströmung von dem Zulaufanschluss (4) zu dem Ventilanschluss (6) erlaubt, bei einem zweiten Druck eine Fluidströmung von dem Ventilanschluss (6) zu dem Zulaufanschluss (4) erlaubt und bei einem dritten Druck eine Fluidströmung zwischen dem Zulaufanschluss (4) und dem Ventilanschluss (6) verhindert.
  5. Leitungselement nach Anspruch 4, wobei das Strömungselement (38) ein erstes und ein zweites Rückschlagventil (44, 46) aufweist, wobei das erste und zweite Rückschlagventil (44, 46) parallel zueinander angeordnet sind und das erste Rückschlagventil (44) bei dem ersten Druck eine Strömung von dem Zulaufanschluss (4) zu dem Ventilanschluss (6) erlaubt und das zweite Rückschlagventil (46) bei dem zweiten Druck eine Strömung von dem Ventilanschluss (6) zu dem Zulaufanschluss (4) erlaubt.
  6. Leitungselement (50; 66; 72; 84; 92) zum Leiten eines Fluids, insbesondere wässriger Harnstofflösung, in ein Dosierventil, umfassend, ein Rohrelement (52; 70; 74; 86; 96) mit einem Zulaufanschluss (106) und einem Ventilanschluss (108), und ein mit dem Rohrelement (52; 70; 74; 86; 96) zusammenwirkendes Strömungselement (56; 68; 82), das unter einem ersten Druck in einem Öffnungszeitintervall in eine geöffnete Position bewegbar ist, in der es eine Strömung durch das Leitungselement (50; 66; 72; 84; 92) erlaubt, und bei einem zweiten Druck, der kleiner als der erste Druck ist, in einem Schließzeitintervall von der geöffneten Position in eine geschlossene Position bewegbar ist, in der es eine Strömung durch das Leitungselement (50; 66; 72; 84; 92) verhindert, wobei das Schließzeitintervall größer als des Öffnungszeitintervall ist.
  7. Leitungselement (50; 66; 72; 84; 92) nach Anspruch 6, wobei das Schließzeitintervall etwa 0,5–1,5 Sekunden und insbesondere etwa 1 Sekunde beträgt.
  8. Leitungselement (50; 66; 72; 84; 92) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Strömungselement (56; 68; 82) in der geöffneten Position den Durchmesser des Rohrelements (52; 70; 74; 86; 96) nicht oder nur geringfügig verringert.
  9. Leitungselement (72; 84) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Strömungselement (82) zumindest drei halbschalenförmig gewölbte Klappen (76, 78, 80) umfasst, die aus einem elastisch verformbaren Material ausgebildet sind, wobei die Klappen (76, 78, 80) auf gleicher Höhe an dem inneren Umfang des Rohrelements (74; 86) nebeneinander angebracht sind, sodass sie in der geschlossenen Position aneinander anliegen und den gesamten Durchmesser des Rohrelements (74; 86) verschließen, und wobei das Strömungselement (82) in der geschlossenen Position dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen.
  10. Leitungselement (84) nach Anspruch 9, wobei die Klappen (76, 78, 80) in einer umfangsmäßigen Aussparung (90) im inneren Umfang des Rohrelements (86) angebracht sind und sich in der geöffneten Position mit der gesamten Fläche innerhalb der Aussparung (90) befinden, sodass der Strömungsquerschnitt des Rohrelements (86) in der geöffneten Position nicht verringert ist.
  11. Leitungselement (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Strömungselement zumindest eine in dem Rohrelement (52) angeordnete, kreisscheibenförmige Klappe (56) umfasst, die um eine in einem Abstand zur Rohrelementmitte angeordnete radiale Achse (D) drehbar ist, wobei die Klappe (56) an ihrem äußeren Umfang aus elastischem Material besteht, und wobei das Leitungselement (50) des Weiteren eine Vorspannungseinrichtung (64), insbesondere eine Torsionsfeder, umfasst, die bei der Drehung der Klappe (56) von der geschlossenen Position in die geöffnete Position vorgespannt wird, um die Klappe (56) in der geöffneten Position hin zu der geschlossenen Position zu beaufschlagen.
  12. Leitungselement (66) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Rohrelement (70) und das Strömungselement (68) aus einem elastisch verformbaren Material bestehen und das Strömungselement (68) ringförmig um den äußeren Umfang des Rohrelements (70) angeordnet ist, wobei in der geschlossenen Postion das Strömungselement (68) das Rohrelement (70) in radialer Richtung nach innen zusammendrückt, um den Rohrelementquerschnitt zu verschließen, und wobei das ringförmige Strömungselement (68) bei dem ersten Druck in der geöffneten Position den Rohrelementquerschnitt nicht verringert.
  13. Leitungselement (94; 118) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Strömungselement ein Rückschlagventil (100; 126) umfasst, das eine innerhalb des Rohrelements (96) angeordnete Ventilhülse (98) mit einem Ventilschieber (102; 122) beinhaltet, wobei der Ventilschieber (102; 122) mit einer elastisch verformbaren Vorspannungseinrichtung (112; 124) verbunden ist und bei dem ersten Druck entgegen einer Vorspannungsrichtung in eine geöffnete Position bewegbar ist, in der die Vorspannungseinrichtung (112; 124) in einem vorgespannten Zustand ist, und bei dem zweiten Druck durch die Vorspannungseinrichtung (112; 124) in die geschlossene Position bewegbar ist, und wobei die Vorspannungseinrichtung (112; 124) dazu ausgebildet ist, einer temperaturbedingten Fluidausdehnung zu widerstehen.
  14. Leitungselement (94) nach Anspruch 12, wobei die Vorspannungseinrichtung eine elastisch verformbare Membran (112) ist und der Ventilschieber (102) eine axiale Zentralbohrung (110) aufweist, die an ihrem einen Ende an die Membran (112) anschließt und in der geschlossenen Position mit ihrem anderen Ende in Fluidverbindung mit dem Ventilanschluss (108) steht.
  15. Leitungselement (118) nach Anspruch 12, wobei die Vorspannungseinrichtung ein elastisch verformbarer Balg (124) ist, der umfangsmäßig um um zumindest einen Teil des Ventilschiebers (102) angeordnet ist.
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