DE102015220957A1 - Ice-proof fluid delivery module - Google Patents

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Abstract

Ein Fördermodul (2) zur Förderung eines Fluids, insbesondere zur Förderung eines fluiden Reduktionsmittels zur Abgasnachbehandlung, umfasst einen Druckpulsdämpfer (6), der zur Kompensation von Druckschwankungen des Fluids ausgebildet ist, und einen Drucksensor (14), der unmittelbar an dem Druckpulsdämpfer (6) angeordnet ist.A conveying module (2) for conveying a fluid, in particular for conveying a fluid reducing agent for exhaust gas aftertreatment, comprises a pressure pulse damper (6), which is designed to compensate for pressure fluctuations of the fluid, and a pressure sensor (14), which is located directly on the pressure pulse damper (6 ) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein eisdruckfestes Fluidfördermodul, insbesondere ein eisdruckfestes Fluidfördermodul zur Förderung eines fluiden Reduktionsmittels, das zur Abgasnachbehandlung eingesetzt wird.The invention relates to a pressure-resistant fluid conveying module, in particular a pressure-resistant fluid conveying module for conveying a fluid reducing agent, which is used for exhaust aftertreatment.

Bei Kraftwagen mit Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, muss unter anderem der Schadstoff NOx reduziert werden. Eine Methode, die dabei zur Anwendung kommt, ist das Verfahren der sogenannten selektiven katalytischen Reduktion („SCR-Verfahren“), bei dem NOx unter zu Hilfenahme eines Reduktionskatalysators und eines flüssigen Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung („AdBlue“®), zu N2 und H2O reduziert wird.In motor vehicles with internal combustion engines, especially diesel engines, among other things, the pollutant NO x must be reduced. One method which is used is the process of so-called selective catalytic reduction ("SCR process"), in which NO x with the aid of a reduction catalyst and a liquid reducing agent, in particular an aqueous urea solution ("AdBlue" ® ), is reduced to N 2 and H 2 O.

Das Reduktionsmittel wird von einer Fluidfördervorrichtung (Pumpe) aus einem Tank entnommen und von einer Einspritzvorrichtung, die auf dem Pumpe/Düse-Prinzip beruht, stromaufwärts des Reduktionskatalysators in die Abgasströmung des Verbrennungsmotors eingedüst. Zur Aufnahme von Druckschwankungen, die beim Betrieb der Fluidfördervorrichtung auftreten, wird ein Druckpulsdämpfer eingesetzt. The reducing agent is taken from a tank by a fluid delivery device (pump) and injected into the exhaust gas flow of the internal combustion engine upstream of the reduction catalytic converter by an injector based on the pump / nozzle principle. To accommodate pressure fluctuations that occur during operation of the fluid delivery device, a pressure pulse damper is used.

Wässrige Harnstofflösung gefriert bei Temperaturen unter –11 °C, dabei nimmt das Volumen um ca. 10 % zu. Dieser Volumenzuwachs muss innerhalb des Fördermoduls kompensiert werden, um Beschädigungen des Fördermoduls durch den Eisdruck zu verhindern.Aqueous urea solution freezes at temperatures below -11 ° C, while the volume increases by about 10%. This volume increase must be compensated within the delivery module to prevent damage to the delivery module by the ice pressure.

Dazu werden beispielsweise an geeigneten Stellen innerhalb des Fördermoduls Eisdruckkompensationselemente platziert, die ausgebildet sind, sich zu deformieren, um den Eisdruck aufzunehmen. Solche Eisdruckkompensationselemente, wie sie beispielsweise in DE 10 2011 010 640 A1 beschrieben werden, verfügen über eine vorgespannt und nach außen abgedichtete elastische Membran, die sich bei Bedarf verformt, um ein zusätzliches Volumen freizugeben.For this purpose, for example, ice pressure compensation elements are placed at suitable locations within the conveyor module, which are designed to deform in order to absorb the ice pressure. Such Eisdruckkompensationselemente, as used for example in DE 10 2011 010 640 A1 have a preloaded and outwardly sealed elastic membrane that deforms as needed to release additional volume.

Es ist wünschenswert, die Eisdruckkompensation zu optimieren und insbesondere den Aufbau eines Fluidmoduls so zu vereinfachen, dass auch ohne den Einsatz von Eisdruckkompensationselementen eine ausreichende Kompensation des Volumenzuwachses gefrierenden Fluids realisiert werden kann.It is desirable to optimize the ice pressure compensation and, in particular, to simplify the construction of a fluid module such that sufficient compensation of the volume increase of freezing fluid can be realized even without the use of ice pressure compensation elements.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Fördermodul zur Förderung eines Fluids, insbesondere zur Förderung eines fluiden Reduktionsmittels, das zur Abgasnachbehandlung eingesetzt wird, einen Druckpulsdämpfer, der zur Aufnahme von Druckschwankungen des Fluids ausgebildet ist, und einen Drucksensor. Der Drucksensor ist unmittelbar an dem Druckpulsdämpfer angeordnet.According to one embodiment of the invention, a delivery module for delivering a fluid, in particular for delivering a fluid reducing agent which is used for exhaust aftertreatment, comprises a pressure pulse damper, which is designed to absorb pressure fluctuations of the fluid, and a pressure sensor. The pressure sensor is arranged directly on the pressure pulse damper.

Durch eine erfindungsgemäße Anordnung des Drucksensors unmittelbar am Druckpulsdämpfer werden die Volumina der Verbindungsleitungen zwischen dem Drucksensor und dem Druckpulsdämpfer auf ein Minimum reduziert. In der Folge wird auch das beim Einfrieren des Fluids zu kompensierende Volumen reduziert, so dass der Volumenzuwachs des gefrierenden Fluids von dem Druckpulsdämpfer aufgenommen werden kann. An inventive arrangement of the pressure sensor directly on the pressure pulse damper, the volumes of the connecting lines between the pressure sensor and the pressure pulse damper are reduced to a minimum. As a result, the volume to be compensated for freezing the fluid is also reduced, so that the volume increase of the freezing fluid can be absorbed by the pressure pulse damper.

Auf ein zusätzliches Eisdruckkompensationselement kann daher verzichtet werden. Der Aufbau der Fördermoduls wird vereinfacht, und das Fördermodul kann kostengünstig hergestellt werden.An additional Eisdruckkompensationselement can therefore be dispensed with. The structure of the conveyor module is simplified, and the conveyor module can be produced inexpensively.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Druckpulsdämpfer einen zylinderförmig um eine Achse ausgebildeten Bereich, und der Drucksensor ist am Umfang dieses zylinderförmig ausgebildeten Bereichs angeordnet. Eine solche Struktur ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau, bei dem der Drucksensor unmittelbar am Druckpulsdämpfer angeordnet ist.In one embodiment, the pressure pulse damper comprises a cylindrical area formed about an axis, and the pressure sensor is arranged on the circumference of this cylindrically shaped area. Such a structure allows a particularly compact construction, in which the pressure sensor is arranged directly on the pressure pulse damper.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Fluidverbindung zwischen dem Drucksensor und dem Druckpulsdämpfer einen konstanten Querschnitt und keine Durchmessersprünge auf. Sie ist auch ohne Winkel oder Abzweigungen ausgebildet. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich der beim Gefrieren des Fluids entstehende Eisdruck ungehindert zum Druckpulsdämpfer fortsetzen und von diesem kompensiert werden kann.In one embodiment, the fluid communication between the pressure sensor and the pressure pulse damper has a constant cross section and no diameter jumps. It is also formed without angles or branches. In this way, it is achieved that the ice pressure arising during the freezing of the fluid can continue unhindered to the pressure pulse damper and can be compensated by this.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Drucksensorachse ausgebildet, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Achse des zylinderförmig ausgebildeten Bereichs ausgerichtet ist.In one exemplary embodiment, the pressure sensor is designed to be substantially rotationally symmetrical about a pressure sensor axis, which is aligned essentially at right angles to the axis of the cylinder-shaped region.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Wand des zylindrischen Bereichs wenigstens teilweise elastisch ausgebildet. Auf diese Weise kann sich die Wand des zylindrischen Bereichs deformieren, um den Eisdruck bzw. den Volumenzuwachs des gefrierenden Fluids aufzunehmen.In one embodiment, the wall of the cylindrical portion is at least partially elastic. In this way, the wall of the cylindrical portion may deform to accommodate the ice pressure or increase in volume of the freezing fluid.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Wand des zylindrischen Bereichs wenigstens teilweise aus einem Metallblech ausgebildet. Durch ein Metallblech wird eine elastische und zugleich widerstandsfähige Wand mit hoher Lebensdauer zur Verfügung gestellt.In one embodiment, the wall of the cylindrical portion is at least partially formed of a metal sheet. A metal sheet provides an elastic and durable wall with a long service life.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Druckpulsdämpfer ein Element, das in der Axialrichtung des Zylinders elastisch beweglich und dadurch in der Lage ist, Druckschwankungen des Fluids im Betrieb des Fördermoduls zu kompensieren.In one embodiment, the pressure pulse damper comprises an element that is elastically movable in the axial direction of the cylinder and thereby is able to compensate for pressure fluctuations of the fluid during operation of the delivery module.

In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Fluidkanal zum Zu- und/oder Abführen von Fluid in einem rechten Winkel zur Längsachse des zylinderförmig ausgebildeten Bereichs. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau des Fördermoduls.In one embodiment, a fluid channel for supplying and / or discharging fluid extends at a right angle to the longitudinal axis of the cylindrically shaped region. This allows a particularly compact design of the conveyor module.

Figurenbeschreibung:Brief Description:

Die Figur zeigt eine perspektivische Schnittansicht durch einen Bereich eines Fördermoduls 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem ein Druckpulsdämpfer 6 und ein Drucksensor 14 angeordnet sind.The figure shows a perspective sectional view through a portion of a conveyor module 2 according to an embodiment of the invention, in which a pressure pulse damper 6 and a pressure sensor 14 are arranged.

Das Fördermodul 2 umfasst einen sich in horizontaler Richtung erstreckenden Fluidkanal 4, der sich in einen Hohlraum 5 öffnet, der sich in einer vertikalen Richtung erstreckt. Der Hohlraum 5 ist an seinem Boden durch einen Steg 18 begrenzt und auf seiner Oberseite durch einen Deckel 16 fluiddicht verschlossen.The conveyor module 2 includes a fluid channel extending in the horizontal direction 4 that is in a cavity 5 opens, which extends in a vertical direction. The cavity 5 is at its bottom by a jetty 18 bounded and on its top by a lid 16 sealed fluid-tight.

In dem Hohlraum 5 ist ein Druckpulsdämpfer 6 angeordnet, der im Wesentlichen zylinderförmig um eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Achse A ausgebildet ist.In the cavity 5 is a pressure pulse damper 6 arranged, which is formed substantially cylindrically around a vertically extending axis A.

Der Druckpulsdämpfer 6 umfasst eine äußere Hülse, die insbesondere mit einer elastischen Wand 7 ausgebildet ist. Die elastische Wand 7 ist als Elastomere-Tülle ausgeführt oder aus einem dünnem Metallblech geformt, so dass sie in radialer Richtung, d. h., in einer Richtung, die quer zur Achse A ausgerichtet ist, elastisch deformierbar ist.The pressure pulse damper 6 comprises an outer sleeve, in particular with an elastic wall 7 is trained. The elastic wall 7 is designed as an elastomer grommet or formed of a thin sheet metal, so that it is in the radial direction, that is, in a direction which is aligned transversely to the axis A, elastically deformable.

In der äußeren Hülse ist ein parallel zur Achse A bewegliches, kolbenförmig ausgebildetes Druckkompensationselement 10 angeordnet. Das Druckkompensationselement 10 ist durch ein elastisches Federelement 8, insbesondere eine Spiralfeder, die um die Achse A ausgebildet ist, elastisch in der äußeren Hülse abgestützt. Druck- und Volumenschwankungen des Fluids im Fluidkanal 4 können daher durch Komprimieren des elastischen Federelements 8 und Bewegen des Druckkompensationselements 10 parallel zur Achse A kompensiert werden.In the outer sleeve is a parallel to the axis A movable, piston-shaped pressure compensating element 10 arranged. The pressure compensation element 10 is by an elastic spring element 8th , In particular, a coil spring, which is formed about the axis A, elastically supported in the outer sleeve. Pressure and volume fluctuations of the fluid in the fluid channel 4 can therefore by compressing the elastic spring element 8th and moving the pressure compensating element 10 be compensated parallel to the axis A.

An dem Hohlraum 5, in dem der Druckpulsdämpfers 6 angeordnet ist, ist seitlich ein Flansch 12 ausgebildet, in dem ein Drucksensor 14 angeordnet ist.At the cavity 5 in which the pressure pulse damper 6 is arranged laterally is a flange 12 formed in which a pressure sensor 14 is arranged.

Der Drucksensor 14 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Achse B ausgebildet, die in einem rechten Winkel zur Achse A des Druckpulsdämpfers 6 ausgerichtet ist.The pressure sensor 14 is substantially rotationally symmetrical about an axis B formed at a right angle to the axis A of the pressure pulse damper 6 is aligned.

Die Fluidverbindung 20 zwischen der dem Druckpulsdämpfer 6 zugewandten inneren Stirnseite des Drucksensors 14 und dem äußeren Umfang des zylindrischen Bereichs des Druckpulsdämpfers 6 ist geradlinig, d. h. ohne Winkel, und mit einem konstanten Querschnitt ausgebildet. The fluid connection 20 between the pressure pulse damper 6 facing inner end face of the pressure sensor 14 and the outer periphery of the cylindrical portion of the pressure pulse damper 6 is straight, ie without angle, and formed with a constant cross-section.

Wenn sich das Fluid, dass sich in diesem Bereich zwischen dem Drucksensor 14 und dem Druckpulsdämpfer 6 befindet, beim Gefrieren ausdehnt, wird die Zunahme seines Volumens dadurch ausgeglichen, dass sich die elastische Wand 7 des zylindrischen Bereichs des Druckpulsdämpfers 6 in radialer Richtung deformiert und auf diese Weise im Hohlraum 5 zusätzliches Volumen für das sich ausdehnende Fluid freigibt.When the fluid is in that area between the pressure sensor 14 and the pressure pulse damper 6 When freezing expands, its increase in volume is compensated by the elastic wall 7 the cylindrical portion of the pressure pulse damper 6 deformed in the radial direction and in this way in the cavity 5 additional volume for the expanding fluid releases.

Dadurch, dass sich der Drucksensor 14 in unmittelbarer Nähe des Druckpulsdämpfers 6 befindet, ist das Volumen des Fluids, das sich zwischen dem Drucksensor 14 und dem Druckpulsdämpfer 6 befindet, auf ein Minimum reduziert. Auf diese Weise wird auch die beim Gefrieren des Fluids zu kompensierende Zunahme des Volumens reduziert, so dass ein relativ geringes Kompensationsvolumen ausreicht, um die Volumenzunahme des gefrierenden Fluids vollständig zu kompensieren.Because of the fact that the pressure sensor 14 in the immediate vicinity of the pressure pulse damper 6 is the volume of fluid that is between the pressure sensor 14 and the pressure pulse damper 6 is kept to a minimum. In this way, the increase in volume to be compensated for when freezing the fluid is also reduced, so that a relatively small compensating volume is sufficient to completely compensate for the volume increase of the freezing fluid.

Aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften kehrt die elastische Wand 7 des zylindrischen Bereichs des Druckpulsdämpfers 6 nach dem Auftauen des Fluids und der damit verbundenen Volumenreduktion in kurzer Zeit in ihre Ausgangslage zurück. Der Druckpulsdämpfer 6 ist daher auch bei Einfrier- und Auftauvorgängen, die in kurzen zeitlichen Abständen aufeinander folgenden, stets betriebsbereit und in der Lage, eine bei einem erneuten Einfrieren des Fluids auftretende Volumenzunahme zu kompensieren.Due to its elastic properties, the elastic wall returns 7 the cylindrical portion of the pressure pulse damper 6 After thawing the fluid and the associated volume reduction in a short time back to its original position. The pressure pulse damper 6 is therefore always ready for operation in freezing and thawing operations, successive at short intervals of time, and capable of compensating for an increase in volume occurring upon re-freezing of the fluid.

Zusätzlich zur beschriebenen radialen Deformation der elastischen Wand 7 kann durch eine axiale Bewegung des Kolbens 10 entlang der Achse A des Druckpulsdämpfers 6 eine weitere Volumenzunahme des Fluids, das sich im Fluidkanal 4 und/oder im Hohlraum 5 befindet, kompensiert werden. In addition to the described radial deformation of the elastic wall 7 can be due to an axial movement of the piston 10 along the axis A of the pressure pulse damper 6 a further increase in volume of the fluid, which is in the fluid channel 4 and / or in the cavity 5 is to be compensated.

Aufgrund der Einwirkung des elastischen Elements 8 kehrt auch der Kolben 10 nach dem Auftauen des Fluids und der damit verbundenen Volumenreduktion schnell in seine Ausgangslage zurück. Der Kolben 10 steht daher sowohl zur Druckpulsdämpfung im Betrieb als auch zur Volumenkompensation während eines erneuten Gefrierzyklus bereit.Due to the action of the elastic element 8th the piston also returns 10 after the thawing of the fluid and the associated volume reduction quickly back to its original position. The piston 10 is therefore ready both for pressure pulse attenuation during operation and for volume compensation during a new freeze cycle.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011010640 A1 [0005] DE 102011010640 A1 [0005]

Claims (9)

Fördermodul (2) zur Förderung eines Fluids, insbesondere zur Förderung eines fluiden Reduktionsmittels zur Abgasnachbehandlung, mit einem Druckpulsdämpfer (6), der zur Kompensation von Druckschwankungen des Fluids ausgebildet ist; und einem Drucksensor (14), der unmittelbar an dem Druckpulsdämpfer (6) angeordnet ist.Conveyor module ( 2 ) for conveying a fluid, in particular for conveying a fluid reducing agent for exhaust aftertreatment, with a pressure pulse damper (US Pat. 6 ), which is designed to compensate for pressure fluctuations of the fluid; and a pressure sensor ( 14 ) located directly on the pressure pulse damper ( 6 ) is arranged. Fördermodul (2) nach Anspruch 1, wobei der Druckpulsdämpfer (6) einen zylinderförmig um eine Achse (A) ausgebildeten Bereich umfasst und der Drucksensor (14) am Umfang des zylinderförmig ausgebildeten Bereichs angeordnet ist.Conveyor module ( 2 ) according to claim 1, wherein the pressure pulse damper ( 6 ) comprises a cylinder-shaped around an axis (A) formed area and the pressure sensor ( 14 ) is arranged on the circumference of the cylindrically shaped area. Fördermodul (2) nach Anspruch 2, wobei der Drucksensor (14) im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Drucksensorachse (B) ausgebildet ist, und die Drucksensorachse (B) im Wesentlichen rechtwinklig zur Achse (A) des zylinderförmig ausgebildeten Bereichs ausgerichtet ist.Conveyor module ( 2 ) according to claim 2, wherein the pressure sensor ( 14 ) is formed substantially rotationally symmetrical about a pressure sensor axis (B), and the pressure sensor axis (B) is aligned substantially perpendicular to the axis (A) of the cylindrically shaped region. Fördermodul (2) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Wand (7) des zylindrischen Bereichs wenigstens teilweise elastisch ausgebildet ist.Conveyor module ( 2 ) according to claim 2 or 3, wherein the wall ( 7 ) of the cylindrical portion is at least partially elastic. Fördermodul (2) nach Anspruch 4, wobei die Wand (7) des zylindrischen Bereichs wenigstens teilweise aus einem Elastomer oder einem Metallblech ausgebildet ist.Conveyor module ( 2 ) according to claim 4, wherein the wall ( 7 ) of the cylindrical portion is at least partially formed of an elastomer or a metal sheet. Fördermodul (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Druckpulsdämpfer (6) ein in der Axialrichtung des zylinderförmig ausgebildeten Bereichs elastisch bewegliches Element (10) umfasst.Conveyor module ( 2 ) according to one of claims 2 to 5, wherein the pressure pulse damper ( 6 ) an element elastically movable in the axial direction of the cylindrically-shaped portion ( 10 ). Fördermodul (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei sich ein Fluidkanal (4) in einem rechten Winkel zur Längsachse des zylinderförmig ausgebildeten Bereichs erstreckt. Conveyor module ( 2 ) according to one of claims 2 to 6, wherein a fluid channel ( 4 ) extends at a right angle to the longitudinal axis of the cylindrically shaped region. Fördermodul (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fluidverbindung (20) zwischen dem Drucksensor (14) und dem Druckpulsdämpfer (6) geradlinig ausgebildet ist.Conveyor module ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the fluid connection ( 20 ) between the pressure sensor ( 14 ) and the pressure pulse damper ( 6 ) is formed in a straight line. Fördermodul (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fluidverbindung (20) zwischen dem Drucksensor (14) und dem Druckpulsdämpfer (6) einen konstanten Querschnitt aufweist.Conveyor module ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the fluid connection ( 20 ) between the pressure sensor ( 14 ) and the pressure pulse damper ( 6 ) has a constant cross-section.
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